Технология нанесения гальванических покрытий - Коротин А.И.

Автор: Коротин А.И.
Теги: электротехника отдельные машиностроительные и металлообрабатывающие процессы и производства машиностроение гальванотехника
Год: 1984
Похожие
Технология электрохимических покрытий
Гальванические покрытия в машиностроении. Справочник. Том 1
Практические совету гальванику
Технология электрической сварки плавлением
Текст
                    * К Ktjw,»
ТЕХНОЛОГИЯ
нанесения
гальванических
покрытий
Глава XVII. Охрана труда и пожарная безопасность.......................174
§ 105.	Основные положения законодательства по охране труда . 174
§ 106.	Безопасность труда при проведении гальванических работ 176
§ 107.	Электробезопасность ...................................178
§ 108.	Пожарная безопасность..................................179
Глава XVIII. Механизация и автоматизация производства .	.	.	.180
§ 109.	Основные понятия о механизации и автоматизации произ-
водства .....................................................180
§ ПО.	Технические средства механизации.......................181
§ 111.	Элементы автоматических устройств......................183
§ 112.	Системы автоматических устройств	.	.	., .	.	.	.185
§ 113.	Автоматическое регулирование процесса нанесения галь-
ванических покрытий.................................... ....	186
§ 114.	Автоматизация шлифовально-полировальных работ .	.187
§ 115.	Автоматические гальванические линии....................189
Литература ............................................................196
Г
I
I
/ Александр Иванович Коротин
ТЕХНОЛОГИЯ НАНЕСЕНИЯ ГАЛЬВАНИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ
Научный редактор П. М. Вячеславов. Редактор В. А Козлов.
Художник В. М Боровков. Художественный редактор В П. Спи ров а.
I	Технический редактор Л. А Муравьева Корректор Г А. Чечеткина
И Б № 3554
Изд. № М-202. Сдано в набор 12.07.83. Подписано к печати 17.01.84. Т-03240.
Формат бОХЭОУн. Бум. тип. № 3. Гарнитура литературная. Печать высокая.
Объем 12.5 усл. печ. л. 12,88 усл.-кр отт. 14,07 уч.-изд. л. Тираж 24000 экз.
•	Зак. № 3161. Цена 50 коп.
j	Издательство «Высшая школа», 101430, Москва, ГСП-4, Неглинная ул., д. 29/14
Великолукская городская типография управления издательств,
полиграфии и книжной торговли Псковского облисполкома,
г Великие Луки, улч Полиграфистов. 78/12
1

ПРОФЕССИОНАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ
ОБРАЗОВАНИЕ
А. И. Коротин
ТЕХНОЛОГИЯ
нанесения
гальванических
покрытий
А. И. КОРОТИН
ТЕХНОЛОГИЯ
НАНЕСЕНИЯ
ГАЛЬВАНИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ
Одобрено Ученым советом
Государственного комитета СССР
по профессионально-техническому образованию
в качестве учебного пособия
для средних профессионально-технических училищ
МОСКВА «ВЫСШАЯ ШКОЛА» 1984
ББК 34.663я72
К68
УДК 621.375.74 (075.32)
Рецензенты:
канд. техн, паук Е. В. Валеева (МНПО «Темп»),
инж. 3. И. Бражкина (АЗЛК).
Коротин А. И.
К68 Технология нанесения гальванических покрытий:
Учеб, пособие для сред, проф.-техн. училищ.— М.:
Высш, шк., 1984.— 200 с., ил. — (Профтехобразова-
ние).
В пер.: 50 к.
В книге рассмотрены способы подготовки поверхности деталей
перед покрытием и применяемое оборудование, описана технология на-
несения защитно-декоративных покрытий и покрытий драгоценными
металлами, даны сведения о нейтрализации концентрированных галь-
ванических растворов и сточных вод, кратко изложены вопросы меха-
низации и автоматизации производства и охраны труда.
Учебное пособие может быть использовано при профессиональном
обучении рабочих на производстве.
2704070000—138	Б1*К .И.(163я72
К 052(09=5	63“М	'""Ю
С) ИЗДАТЕЛЬСТВ»» .ПЫ<1|1ЛЧ 1ПкЬЛл». I чв4
ВВЕДЕНИЕ
Машиностроение — комплекс отраслей тяжелой промышленно-
сти, изготовляющих орудия труда, а также предметы потребления.
Уровень развития машиностроения определяет производительность
труда в целом, качество продукции других отраслей промышленно-
сти, темпы развития технического прогресса. Огромная роль при-
надлежит машиностроению в деле создания материально-техниче-
ской базы коммунистического общества.
В Основных направлениях экономического и социального раз-
вития СССР на 1981—1985 годы и на период до 1990 года, приня-
тых XXVI съездом КПСС, предусмотрено увеличение производства
промышленной продукции на 26—28%, в том числе продукции ма-
шиностроения и металлообработки не менее чем в 1,4 раза.
Большая роль в повышении качества, надежности и долговеч-
ности изделий машиностроительной промышленности принадлежит
гальваническим покрытиям, которые защищают металлы и сплавы
от коррозии. Коррозия металлов — разрушение металлов вследствие
химического или электрохимического взаимодействия их с коррози-
онной средой. В результате коррозии ежегодно теряется около 10%
общего количества выплавляемых черных металлов.
Коррозия металлов может быть уменьшена или практически
устранена нанесением гальванических покрытий и другими спосо-
бами. Гальваническое покрытие — металлическая пленка (толщи- »
ной от долей микрометра до десятых долой миллиметра), наноси-
мая на поверхность металлических изделий методом электролити-
ческого осаждения.
Существует две области гальванотехники. Одна занимается
осаждением тонкого слоя металла па другой металл для защиты
его от коррозии или декоративной отделки, придающей изделию
красивый внешний вид. К таким металлическим покрытиям отно-
сятся никелирование, хромирование, золочение, серебрение и мно-
гие другие покрытия. Эта область гальванотехники называется
гальваностегией.
Другая область гальванотехники — гальванопластика,
основанная на электролизе водных растворов солей металлов, ко-
торые в процессе электролиза выделяют металл, осаждающийся
толстым слоем (в мм) на поверхности детали.
Гальванопластику используют для получения точных металличе-
ских копий на металлическом или неметаллическом оригинале, наи-
более распространена для гальваностереотипов, штампов грампла-
стинок.
3
В настоящее время развитие гальванотехники тесно связано с
развитием машиностроения и приборостроения. Практически ни
одно современное предприятие машиностроения не обходится без
процессов гальваностегии и гальванопластики.
Выпуск высококачественной продукции в значительной мере за-
висит от квалификации рабочих-гальваников. Одной из основных
форм подготовки кадров является обучение молодых рабочих в
средних профессионально-технических училищах.
Учащиеся этих училищ приобретают не только практические
навыки работы на современном оборудовании, но и необходимую
теоретическую подготовку, которая является необходимей предпо-
сылкой творческого труда, совершенствования мастерства и повы-
шения квалификации.
ГЛАВА I. СПОСОБЫ ПОДГОТОВКИ ПОВЕРХНОСТИ ДЕТАЛЕЙ
ПЕРЕД ПОКРЫТИЕМ И ПРИМЕНЯЕМОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
§ 1. Механическая подготовка поверхности деталей
К видам механической подготовки поверхности относят: шлифо-
вание и полирование, галтовку, крацевание, пескоструйную, дробе-
струйную и гидропескоструйную обработки.
Шлифование — обработка поверхностей деталей арбазив-
яыми инструментами (вращающимися шлифовальными кругами,
лентами, брусками и др.). Шлифование производят на станках,
предназначенных для обработки деталей с высокой точностью и
малой шероховатостью поверхности. Круги, целиком состоящие из
абразивных материалов (точильные или шлифовальные камни),
применяют для деталей, имеющих на поверхности грубые неровно-
сти (бугры и раковины на отливках, заусенцы, окалину). Обработ-
ку такими кругами называют грубым шлифованием или обдиром.
Абразивом являются крупные зерна карборунда (карбида крем-
ния SiC), корунда (А12О3), наждака (60—70% А12О3 и 30—35%
Fe2O3) размером 250—1200 мкм. Связующим материалом служат
различные глины, смолы, жидкое стекло.	. -
Последующее тонкое или декоративное шлифование осуществ-
ляют с помощью эластичных кругов, на которые нанесен слой аб-
разива. В качестве эластичных кругов применяют диски из войло-
ка, кожи, брезента, фетра, хлопчатобумажной ткани и др., которые
прессуют, склеивают или сшивают из отдельных листов. Абрази-
вом служат мелкие (75—200 мкм и ниже) зерна наждака, корун-
да, кварца, которые наклеивают по окружности круга с помощью
связок (клея, жидкого стекла и т. п.).
Для чистовой отделки поверхности после операции шлифования
перед полированием в большинстве случаев применяют матиро-
вание— шлифование кругами, смазанными пастами. Детали с
очень сложным профилем подвергают матированию на специальных
кругах, изготовленных из морской травы (фибер, сизаль) или по-
4
Рис. 1. Кожаный наборный
круг с деревянным основа-
нием:
/—основание, 2— втулка. 3 —
кожа
лимерных материалов (капрон, нейлон и др.). Для матирования
черных и цветных металлов используют следующие пасты (в мас-
совых процентах): 1) парафин — 43,4, солидол Т —43,4, петрола-
тум очищенный —13,2, 2) маршаллит —80,8, парафин—10, цере-
зин— 0,2, солидол Т —9, 3) наждак № 3—1,4, кирпичная пыль —
76,1, венская известь —0,9, стеарин—13,5, солидол Т — 8,1.
Круги из кожи (рис. 1), фетра,
войлока и наждачного полотна изго-
товляют наборными с металлической
или деревянной основой. Матерчатые
круги изготовляют сшиванием круглых
дисков, вырезанных из парусины, бре-
зента, бязи, байки, фланели с наруж-
ным диаметром 250—400 мм. Круги
состоят из 12—15 секций. В каждой
секции 16—20 дисков, сшитых или
склеенных. Диски вырезают вручную
или на прессах. От способа прошивки
(рис. 2) зависит твердость круга —
чем чаще швы, тем тверже круг. Наи-
большее распространение получили
спиральный и концентрический способы прошивки. После про-
шивки круги подвергают центрованию и балансировке на специ-
альных станках, после чего поверхность уравновешенного круга
смазывают казеиновым или столярным клеем. Нагретый до тем-
пературы 65—70° С клей кистью ровным слоем наносят на рабо-
чую поверхность круга, а затем производят накатку абразивного
зерна, подогретого до 40—45° С, вручную или на специальных
станках.
Рис. 2. Способы прошивки матерчатых твердого (а) и мягкого (6) кругов:
/—концентрический, 2—р; диальный. 3 — спиральный, 4— тангенциальный, 5 — крестооб»
разный
В качестве шлифовальных лент используют склеенные полосы
шлифовальной шкурки на тканевой или бумажной основе или по-
лосы ткани и бесконечные ремни с наклеенными па них абразив-
ными порошками.
5
Полирование — удаление малейших неровностей до получе-
ния поверхности зеркального блеска. При полировании происходит
сглаживание поверхности в результате распределения выступаю-
щих частиц металла по углублениям за счет теплоты, выделяющей-
ся при трении.
Полирование золотых и серебряных покрытий провидят вруч-
ную специальными полировальниками из очень твердой гладкой
стали или кристаллической окиси железа (кровавик). Полироваль-
ники имеют различную форму (рис. 3), соответствующую контуру
обрабатываемой поверхности. При полировании поверхность ме-
талла смачивают мыльным раствором или раствором поташа. По-
терь металла при этом практически нет.
Рис. 3 Ручные полировальники
Рис. 4. Самоохлаждающкйся поли-
ровальный круг
Для полирования применяют абразивные материалы с более
мелкими зернами (5—50 мкм), чем при шлифовании: тонкий наж-
дачный порошок, венскую известь, окись хрома (Сг2Оз), окись алю-
миния (А12О3) и др. Зерна этих абразивов связывают жирами
(стеарином, олеином, парафином, воском и др.), при этом получа-
ют полировальные пасты, которые затем наносят на поверхность
круга.
Широкое распространение получили пасты, разработанные Го-
сударственным оптическим институтом (пасты ГОИ). В их состав
входят окись хрома, силикагель, стеарин, расщепленный жир, ке-
росин и др.
Состав некоторых полировальных паст (в массовых процентах):
1) окись хрома — 60, стеарин — 30, олеиновая кислота — 10,
2) окись алюминия — 70, стеарин — 25, олеиновая кислота — 5,
3) окись железа — 80, стеарин—10, олеиновая кислота — 2, сало
техническое — 8.
Полировальные круги изготовляют из фетра, войлока, бязи,
байки, киперной ткани, на которые в процессе работы наносят по-
лировальную пасту. Полировальные круги могут быть прошитыми
6
или непрошитыми. Непрошитые круги представляют собой диски
однородного материала и применяют для полирования деталей
сложной конфигурации. Применяют также самоохлаждающиеся
полировальные круги с наружным диаметром 280—400 мм и шири-
ной 50—80 мм. Такие круги собирают из сложенных определенным
образом дисков, что позволяет хорошо удерживать полировальную
пасту.
В зависимости от способа прошивки различают складчатые и
гофрированные самоохлаждающиеся круги (рис. 4). Стойкость та-
ких кругов значительно выше стойкости обычных полировальных
кругов.
Обработка поверхности может осуществляться как шлифоваль-
ными и полировальными кругами, так и шлифовальными лептами,
закрепленными на вращающихся шпинделях шлифовально-поли-
ровальных станков (рис. 5).
Рис. 5. Станок с беско-
нечной шлифовальной
лентой:
/ — контактная шайба.
2— лента. 3— ведущий
ролик, 4 — кронштейн
Рис. 6. Универсальный двухшпиндель-
ный шлифовально-полировальный ста-
нок модели 3853:
1 — станина. 2 — подстанка, 3 — полиро-
вальные бабки, 4 — механизм натяжения
ленты
Преимущества применения бесконечных шлифовальных лент;
высокая производительность; возможность обработки деталей
сложной конфигурации, что облегчает механизацию процесса; по-
стоянная частота вращения; меньший нагрев обрабатываемых де-
талей; безопасность работы. К недостаткам можно отнести слож-
ность обработки углов деталей.
Для шлифовально-полировальных операций обычно используют
универсальные станки (рис. 6). На правой полировальной бабке
устанавливают механизм натяжения ленты, на левой крепят кожух
для полировального круга. Такие станки применяют для полирова-
ния наружной и внутренней поверхностей деталей, имеющих форму
тел вращения, а также для полирования плоских поверхностей.
Для шлифования и полирования наружных поверхностей труб,
круглых деталей и прутков из различных материалов применяют
бесцентровые станки (рис. 7).
Основным преимуществом обработки на бесцентрово-шлифо-
вальных станках по сравнению с круглым центровым шлифовани-
ем является возможность шлифования деталей малого диаметра
и большой длины, а также деталей, не имеющих центровых отвер-
стий. При таком шлифовании обрабатываемая деталь находится
в контакте с опорным ножом, шлифовальным и ведущим кругами.
Рис. 7. Бесцентровый шлифовально-поли-
ровальный станок модели 3865:
! — кожух, закрывающий шлифовальную лен-
ту, 2 — контактный круг, 3 — станина, •» —
электродвигатель
Рис. 8. Схема установки полиро-
вальной головки на автоматической
линии
Для шлифования и полирования в гальванических цехах с мас-
совым производством применяют автоматизированные- станки, а
также отдельные шлифовальные и полировальные головки, встраи-
ваемые в автоматические линии (рис. 8). Полировальную головку,
состоящую из электродвигателя 2 й полировального круга 3, кре-
пят на стойке 1. Полируемую деталь устанавливают на шпин-
дель 4, приводимый во вращение передачей 5.
Для очистки воздуха, отсасываемого от шлифовально-полиро-
вального оборудования, применяют инерционные сухие и жидкост-
ные пылеотделитсльные устройства (пылеосадочные камеры, цик-
лопы, конические пылеотделители), в которых пылеотделепие про-
исходит под действием сил тяжести, инерции и центробежных сил.
Г а л то в к а — способ" очистки деталей и отделки их поверхно-
сти (удаление окалины, заусенцев, неровностей).
Сущность галтовки заключается в медленном перекатывании
деталей совместно с абразивными или полирующими материалами
во вращающихся барабанах или колоколах. Для плоских деталей
используют барабаны, а для деталей, имеющих наружную резь-
бу— колокол ы. Частота вращения подбирается так, чтобы детали
в абразивной среде находились в постоянном контакте. Частота
вращения барабана определяется размерами и формой обрабаты-
ваемых деталей, степенью обработки и размерами галтовочного
барабана и составляет обычно 20—60 об/мин. При обработке в ко-
локолах частота вращения 10—50 об/мин.
Галтовочные барабаны имеют обычно шестигранную или вось-
мигранную форму и снабжены в одной из стенок плотно закры-
вающейся крышкой. Корпус барабана изготовляют из листовой
стали. Для улучшения перемешивания деталей на внутренних
стенках барабана устанавливают продольные уголки, а также ис-
пользуют барабаны с наклонно расположенной осью (рис. 9).
Стальные барабаны изнутри футеруют деревом, резиной, пластмас-
сами.
Рис. 9. Барабан с наклонно распо-
ложенной осью
Рис. 50. Шестигранный гал-
товочный колокол
Для галтовки и полирования применяют колокол, изготовлен-
ный из листового железа толщиной 3 мм (рис. 10).
В качестве абразивных материалов для удаления окалины и
заусенцев „используют кварцевый песок, наждак, фарфоровый и
мраморный бой, керамические призмы, в качестве полирующих
материалов — древесные опилки, обрезки кожи, фетра и другие
мягкие материалы.
Различают сухую и мокрую галтовку. Сухую галтовку приме-
няют для окончательной отделки головок винтов, болтов неболь-
ших размеров, поверхность которых должна быть блестящей, без
заусенцев. Продолжительность галтовки колеблется от нескольких
часов до нескольких суток и зависит от материала деталей шеро-
ховатости поверхности и других причин.
При мокрой галтовке к сухим абразивным материалам добав-
ляют 2—3%-ный раствор каустической или кальцинированной со-
ды или раствор мыла. Отношение массы деталей к массе исполь-
зуемой среды при галтовке составляет от 1 ;2 до 1*10. При гал-
товке тяжелых деталей и деталей сложной формы отношение мо-
жет быть 1 :25.
Подводное шлифование и полирование отлича-
ется от обычной галтовки тем, что обработка деталей ведется
в стальных перфорированных барабанах, помещаемых в ванны
с 0,2—0,3%-ным раствором хозяйственного мыла или щелочи
(рис. 11). Барабаны имеют отверстия, размеры которых подбирают
таким образом, чтобы сквозь них не могли пройти загруженные
детали и абразив.
Рис. 11. Установка для подводного шлифования и по-
лирования:
I — ванна, 2 — ручка, 3 — противовес, 4 — барабан с отсека-
ми, 5 — загрузочно-разгрузочная дверца, 6 — перфорация,
7 — цепная передача, 8 — электродвигатель, 9 — редуктор,
/О — уровень мыльного раствора в ванне, 11 — уровень загруз-
ки в барабане
Рис. 12. Установка для
вибрационной галтовки:
1 — контейнер, 2 — абразив-
ная среда, 3 — пружины
В качестве абразивного материала применяют бой электроко-
рундовых кругов, а из полирующих материалов—обкатанный фар-
форовый бой со стальными закаленными шариками. Объем шари-
ков, абразивов и деталей подбирают опытным путем. Барабан за-
гружают на 70—75% его объема. Уровень мыльного раствора дол-
жен быть па 25 мм выше уровня за-
грузки. Продолжительность обработ-
ки 0,5—10 ч.
Вибрационную обработку
применяют для деталей с профилиро-
ванной и сложной по форме поверх-
ностью. Преимущество такой обработ-
ки по сравнению с обработкой в ба-
рабанах состоит в том, что можно об-
рабатывать различные по форме дета-
ли равномерно по всей поверхности
(внутренние и наружные).
Сущность вибрационной обработки
заключается в воздействии абразив-
10
ной среды на поверхность детали в условиях интенсивной вибра-
ции в барабане (рис. 12) или другой емкости. В качестве абра-
зивного материала наиболее эффективны пластмассовые призмы
с треугольным основанием, включающие в себя карборундовые аб-
разивные гранулы.
Крацевание — удаление с поверхности деталей ржавчиньц
заусенцев, травильного шлама, окалины с помощью металлических
щеток. Щетки (рис. 13) изготовляют из стальной, латунной или
нейзильберовой проволоки различного диаметра (от 0,05 до
0,20 мм). Крацевание производят на станках или вручную.
При крацевании на станках вращающиеся щетки должны ка-
саться деталей только концами проволоки, так как при сильном
прижиме деталей к щеткам увеличивается съем металла и износ
щеток.
Рис. 13. Крацевальные щетки для обработки поверхностей:
а — наружных, б — внутренних
Крацевание производится сухими щетками или с применением
жидкости (воды, соды, мыльных растворов и др.), которой смачи-
ваются щетки и обрабатываемые детали. Детали с полированной
поверхностью обрабатывают перед покрытием только щетками из
капрона, щетины или мягкого волоса.
В некоторых случаях крацевание применяют для уплотнения
гальванических покрытий, устранения дефектов покрытия и при-
дания поверхности светлого однородного оттенка.
Пескоструйная и дробеструйная обработки
заключаются в очистке поверхности деталей сильной струей песка
или дроби с помощью сжатого воздуха (давление 0,3—0,5 МПа) из
специального аппарата через направляющие сопла. Величину зерен
песка или дроби, а также давление воздуха устанавливают в зави-
симости от материала обрабатываемых деталей и толщины их
стенок. При обработке тонкостенных деталей (менее 1 мм) давле-
ние воздуха должно быть 100—150 кПа.
Пескоструйную обработку в последнее время не используют, так
как применение сухого кварцевого песка ведет к тяжелым забо-
леваниям (силикоз). В связи с этим пескоструйную обработку за-
11
меняют гидропескоструйной. При такой обработке по-
верхность деталей обрабатывают струей воды с зернами кварцево-
го песка. Для предотвращения коррозии деталей из черных метал-
лов рекомендуется вводить в водопесчаную смесь (пульпу) соду
кальцинированную (4—6 г/л) и натрий азотистокислый
(18—20 г/л). Размер зерен кварцевого песка 0,15—0,5 мм.
Для безопасности работы пескоструйную и дробеструйную об-
работки проводят в пескоструйных шкафах и дробеструйных ап-
паратах. Рабочий, наблюдая через смотровое окно пескоструйного
шкафа, направляет струю сжатого воздуха с песком на детали.
Дробеструйные аппараты могут быть однокамерными (периоди-
ческого действия) и двухкамерные (непрерывного действия). На
рис. 14 показан двухкамерный дробеструйный аппарат. Металли-
ческие песок или дробь подаются под давлением сжатого воздуха
по трубам 5 и 7 через сопла. Непрерывность работы аппарата до-
стигается тем, что при изменении давления в верхней камере 2
поочередно открываются и закрываются клапаны 4 и 6, пропускаю-
щие песок или дробь в камеры 1 и 2. Камера 1 находится под
давлением все время. Регулировка струи воздуха в верхней каме-
ре 2 производится клапаном 8 от храповика 9. Детали загружают
7//777/7^/7/7777/Г- '^77777/,
Рис. 14 Двухкамерный дробеструй-
ный аппарат
12
через воронку 3.
Для гидроабразивной очи-»
стки деталей применяют уста-
новку (рис. 15), состоящую из
камеры /, бункера 3, в кото-
ром происходит смешение пе-
ска с водой, и сопла 2. Гидро-
несочная суспензия (пульпа)
подается из бункера 3 к соп-
Рис. 15. Установка гидроабразивной
обработки
лу 2 путем ежекции струей сжатого воздуха. Отработанная пульпа
непрерывно стекает в нижнюю часть бункера, где она перемешива-
ется с помощью сжатого воздуха.
§ 2. Химическое обезжиривание
Обезжиривание — удаление жировых загрязнений с по-
верхности деталей.
Детали, поступающие в гальванический цех для нанесения по-
крытий, имеют на поверхности жировые загрязнения, смазочные
масла. Жировая пленка препятствует прочному сцеплению покры-
тия с основным металлом, и поэтому она должна быть удалена.
Жировые загрязнения разделяют на две группы: жиры мине-
рального происхождения, удаляемые в органических растворите-
лях, и жиры животного и растительного происхождения, которые
омыляются в водных растворах щелочей и солей щелочных метал-
лов.
Обезжиривание в органических растворителях. Для обезжири-
вания применяют горючие растворители (бензин, керосин) и не-
горючие (уайт-спирит, хлорированные углеводороды), которые в
отличие от первых не воспламеняются, поэтому их используют для
обезжиривания при повышенных температурах.
Детали обезжиривают в бен-
зине и керосине погружением в
жидкость. Затем поверхности де-
талей очищают волосяными щет-
ками, кистями и т. п. Для обез-
жиривания обычно устанавлива-
ют последовательно 2—3 емкости
с растворителями, в последней из
которых находится наиболее чи-
стый растворитель. Бензин и ке-
росин являются дешевыми рас-
творителями, но опасны в по-
жарном отношении (в ряде от-
раслей промышленности бензин
запрещен к использованию), по-
этому более широкое распростра-
нение получило обезжиривание
деталей негорючими органиче-
скими растворителями, осуществ-
ляемое несколькими способами:
погружением в жидкость с по-
следующей сушкой, обработкой
пара-ми растворителя, струйной
обработкой или комбинирован-
ным способом.
При обезжиривании п о г р у-
жением в жидкость дета-
Рис. 16. Двухкамерный автоматиче-
ский аппарат для обезжиривания в па-
рах растворителя:
/ — паровой змеевик, 2 — люк для заливки
растворителя. 3 — патрубок для подачи па-
ров растворителя, 4 — обратный холодиль-
ник, 5 — корзинки с деталями. 6 — сливной
патрубок
13
ли, загрязненные минеральными маслами, поочередно погружают
в растворитель (чаще в трихлорэтилен С2НС13) с температурой 20;
40; 75е С.
Обезжиривание осуществляют в стальных сварных баках,
куда помещают детали в корзинах или па подвесках. После про-
мывки детали сушат.
При обезжиривании в парах растворитель нагревается до
температуры кипения в специальной ванне для образования паров
с помощью парового змеевика (рис. 16). Находящийся в верхней
части холодильник конденсирует пар. Пары растворителя конден-
сируются на зажиренных поверхностях холодных деталей, при
этом жировые загрязнения растворяются и стекают в сборник с
кипящим растворителем, находящийся на дне ванны. Детали затем
поднимают выше зоны паров растворителя, где они высыхают. При
таком методе обработки детали очищаются лучше, чем при обез-
жиривании только погружением в растворитель, так как на по-
верхности детали после улетучивания растворителя остается тон-
кая жировая пленка, которая ухудшает сцепление с покрытием.*
Обезжиривание с применением струйного распыления
растворителя используется при необходимости растворения и смы-
вания труднорастворимых жировых пленок из щелей и зазоров.
Загрязненный растворитель, применяемый для обезжиривания,
подвергают затем регенерации путем дистилляции в специальных
установках.
После обезжиривания в органических растворителях детали
дополнительно обезжиривают в щелочных растворах, так как на
поверхности их еще остается топкая пленка жиров, препятствую-
щая хорошему сцеплению покрытия с основным металлом.
Обезжиривание в щелочных растворах. Жиры животного и ра-
стительного происхождения удаляются в горячих щелочных рас-
творах. Под воздействием щелочи омыляемые жиры разлагаются,
образуя мыла — растворимые в воде соли жирных кислот и гли-
церин, которые легко смываются с поверхности деталей при после-
дующей промывке.
Минеральные масла или неомыляемые жиры не разлагаются
щелочами, но могут образовывать с ними мельчайшие капли мас-
ла, которые легко отделяются от поверхности металла. Для облег-
чения отрыва капель масла от поверхности металла и образования
эмульсии в щелочной раствор вводят поверхностно-активные веще-
ства (ПАВ) — эмульгаторы. Эмульгаторами служат жидкое
стекло, мыла и различные синтетические моющие вещества (синта-
нол ДС-10, ОП-7, ОП-10). Широкое применение нашли специаль-
ные технические моющие средства (ТМС).
При обезжиривании в щелочных растворах следует использо-
вать менее концентрированные растворы, так как высокая концент-
рация щелочи способствует образованию окисных пленок на по-
верхности деталей. В очень концентрированных растворах едкой
щелочи мыла почти не растворяются и могут задерживаться на
поверхности деталей, что отрицательно сказывается на сцеплении
14-
покрытий. Концентрация едкого натра должна быть в пределах
30—50 г/л.
Кроме щелочи в раствор химического обезжиривания вводят
легко гидролизующиеся соли щелочных металлов: углекислый нат-
рий, тринатрийфосфат и др. Для обезжиривания деталей из ме-
таллов и сплавов, растворяющихся в щелочи (алюминий, цинк),
применяют растворы углекислого натрия, трипатрийфосфата и др.
Ускорению процесса химического обезжиривания способствует
повышенная температура и перемешивание раствора мешалкой,
воздухом или циркуляцией раствора с помощью насоса. Повышен-
ная температура усиливает гидролиз солей щелочных металлов,
что ускоряет процесс омыления жиров и эмульгирования мине-
ральных масел. Температуру растворов химического обезжирива-
ния следует поддерживать от 70 до 90" С. Продолжительность
обезжиривания (табл. 1) зависит от степени загрязнения деталей
п составляет примерно 3—30 мин.
1. Составы щелочных
растворов для химического обезжиривания, г/л
Компоненты	Стальные детали	Детали из меди и ее сплавов	Детали из алюминия и его сплавов	Детали, загряз- ненные полиро- вочными пастами (кроме алюми- ния)
Натр едкий Сода кальцинирован-	30-50	—•	—1	
нал	20-30	20-30	20—30	—
Тринатрийфосфат Жидкое стекло или	20-50	50-60	20—30	—
продукт ОС-20	3-5	3-5	—	—
Сиптанол ДС-10 Моющее средство	——	—	3-5	
ТМС-31	—	 	.	•—»	60-80
Растворы для обезжиривания приготовляют растворением в
теплой воде (40° С) при периодическом перемешивании расчетного
количества щелочи. Загрузку производят небольшими порциями.
После растворения щелочи раствор нагревают до температуры
70—80° С и растворяют поочередно тринатрийфосфат, углекислый
натрий и т. д. Затем добавляют в ванну необходимое количество
эмульгатора. Корректировка обезжиривающих растворов произво-
дится систематически и не реже одного раза в неделю согласно
данным анализа.
Обезжиривание в щелочных растворах производится погруже-
нием деталей в раствор и струйным методом. Струйный метод ис-
пользуется тогда, когда необходимо механическое усилие для
очистки поверхности деталей. Для этого обезжиривающий раствор
на обрабатываемые детали подают под углом 45—90э. Во избежа-
ние образования пены при струйной обработке в состав растворов
15
/
необходимо вводить пеногасители, например эмульсию КЭ-10-21
в количестве 1 г/л.
Для непрерывного обезжиривания мелких деталей применяют
установку (рис. 17), в бункер 6 которого загружают детали, отку-
да они поступают в барабан 5, и, перемещаясь по винтовой поверх-
ности шнека 4, перемешиваются и одновременно обезжириваются.
Для свободного доступа обезжиривающей жидкости в барабане
Рис. 17. Установка для непрерывного обезжиривания мелких деталей
имеются отверстия. Ванна обогревается паром через дырчатые
змеевики 1. Выгрузка деталей производится через полые цапфы 3,
опирающиеся на цилиндрические ролики 2. Барабан приводится во
вращение электродвигателем 9 через редуктор 8 и цепь 7.
Разновидностью щелочного обезжиривания является обез-
жиривание венской известью. Обезжиривание приме-
няется для удаления всех остатков паст и жиров, остающихся в уг-
лублениях и пазах деталей, а также для окончательной очистки
после полирования деталей, покрытых медью и никелем. При обез-
жиривании применяют молотую венскую известь (смесь окиси
кальция и магния), разведенную с водой до густоты кашицы. Ка-
шицу венской извести помещают в железные ванночки. Детали
обезжиривают на столах и в специальных раковинах вручную с по-
мощью щеток или тряпок. Обезжиривание венской известью при-
меняют также для подготовки поверхности перед серебрением,
золочением и некоторыми другими гальваническими покрытиями.
16
§ 3.	Электрохимическое обезжиривание
Электрохимическое обезжиривание проводят обычно после хи*
мического обезжиривания. Сущность электрохимического обезжи-
ривания состоит в том, что на электродах выделяются пузырьки
I аза (водород при катодном и кислород при анодном обезжирива-
нии), которые значительно облегчают отрыв капелек масла от по*
верхности деталей.
Электрохимическое обезжиривание проводят в щелочных рас-
творах примерно такого же состава, что и при химическом обезжи-
ривании. Эмульгаторы при электрохимическом обезжиривании вво-
дят в раствор в меньших количествах, чем при химическом обез-
жиривании, так как чрезмерное количество пены задерживает вы-
деляющиеся газы.
Повышение температуры, как и при химическом обезжиривании,
ускоряет процесс очистки и повышает электропроводность раство-
ра. Скорость электрохимического обезжиривания деталей значи-
тельно возрастает с увеличением плотности тока, которая обычно
находится в пределах 2—10 А/дм2, а для проволоки и ленты до
50 Л/дм2.
В зависимости от металла деталей и способа их обработки раз-
1 личают катодное и анодное обезжиривание или последовательное
комбинирование того и другого. Обезжиривание на катоде приме-
няют наиболее Часто, так как количество выделяющегося на катоде
водорода в два раза больше, чем количество выделяющегося на
аноде кислорода, поэтому обезжиривание па катоде происходит
с большей скоростью. В качестве анода при катодном обезжири-
вании используют никелированную или нержавеющую сталь.
/ Электрохимическое обезжиривание деталей из меди, цинка, алю-
миния и их сплавов осуществляется только на катоде. Недостат-
ком процесса катодною обезжиривания является наводороживание
стальных деталей вследствие диффузии выделяющегося водорода
в поверхностный слой металла. Это вредно сказывается на меха-
нических свойствах закаленных и высокопрочных сталей, которые
приобретают хрупкость. Поэтому стальные пружины, тонкие упру-
гие пластины и тонкостенные детали (до 1 мм) обезжиривают
только на аноде. Для ослабления наводороживания применяют
комбинированную обработку—-сначала обезжиривание на катоде,
затем на аноде. Однако при этом упругие свойства металла не
всегда восстанавливаются.
При анодном обезжиривании в качестве катода применяют
сталь. При перемене полярности электродов продолжительность об-
работки деталей на аноде обычно в несколько раз больше, чем на
катоде.
При электрохимическом обезжиривании поверхность деталей
очищается быстрее, чем при химическом. Однако эффективность
•лектрохимического обезжиривания деталей сложной формы ниже,
чем при химическом способе. Поэтому если поверхность деталей
• и лчптельно загрязнена маслами и жирами, то применяют предва-
A 11. Кор<
17
рителыюе химическое, а затем электрохимическое обезжиривание.
Продолжительность обработки зависит от степени загрязнения
и применяемой плотности тока. Нс допускается длительное веде-
ние процесса, так как это приводит к насыщению деталей водоро-
дом и потемнению поверхности.
§ 4.	Ультразвуковая очистка
Эффективным методом обезжиривания является обработка де-
талей в слабо щелочных водных растворах моющих средств и в ор-
ганических растворителях с использованием высокочастотных зву-
ковых колебаний — ультразвуковая очистка.
Сущность метода заключается в следующем. При распростра-
нении ультразвуковой волны в жидкости возникают области повы-
шенного давления, чередующиеся с областями пониженного дав-
ления. При повышении интенсивности колебаний в местах пони-
женного давления (узлах волны) происходят разрывы жидкости,
которые с силой захлопываются при прохождении через пучность.
Это явление называется кавитацией. Возникающие кавита-
ционные силы удаляют с поверхности деталей жировые загрязне-
ния, а также могут разрушать окисные пленки, т. е. при ультразву-
ковой очистке поверхность деталей не только обезжиривается, но
и протравливается.
Растворы, применяемые для ультразвуковой очистки, должны
химически воздействовать на загрязнения, т. е. очистка осуществ-
ляется как за счет механического разрушения пленки жиров, так
и за счет растворения или омыления их. В качестве таких раство-
ров используют органические растворители или щелочные рас-
творы.
Для мелких деталей применяют ультразвук высокой частоты,
так как необходима значительная мощность для удаления загряз-
нений. Для очистки крупных деталей применяют ультразвук отно-
сительно низкой частоты (20—30 кГц). Детали простой конфигу-
рации обезжиривают при частоте 20—25 кГц, а сложнопрофилиро-
ванные — при частоте 150—200 кГц. Удельная мощность при уль-
тразвуковом обезжиривании должна находиться, в пределах
5—10 В т/см2.
Приборы, применяемые для получения ультразвуковых колеба-
ний, называют ультразвуковыми генераторами. Наи-
большее распространение получили генераторы, в которых высоко-
частотные колебания электрического тока преобразуются в меха-
нические колебания. При этом используют магнитострикционные
и пьезоэлектрические преобразователи. Магнитострикционные пре-
образователи, работа которых основана на эффекте периодическо-
го изменения размеров ферромагнитного тела под действием маг-
нитного поля, нашли наибольшее применение. Промышленностью
серийно выпускаются генераторы УЗ Г-2,5; УЗ Г-6; УЗ Г-1 ОМ; УЗ Г-20
с преобразователями типа ПМС. Ультразвуковые генераторы име-
ют высокую стоимость.
18
Ультразвуковую очистку проводят в ванне с органическими или
щелочными растворами, в которую вмонтирован преобразователь,
передающий жидкости колебания (рис. 18). В промышленности
применяется ультразвуковая ванна типа УЗВ, состоящая из собст-
венно ванны с источником ультразвуковых колебаний, сеток для
загрузки деталей, звукоизоляционного кожуха, систем нагрева или
охлаждения жидкости в ваннах. Ванны выполняются из стали
Х18Н10Т. Магнитострикционные преобразователи встроены в дно
ванны.
Рис. 18. Установка ультразвуковой очистки:
а — с пьезокварцсвы.м излучателем: ! — бак, 2 — жидкая среда,
3—змеевик, 4 — сосуд, 5— моющий раствор, 6' — диафрагма,
7 — кварцевая пластинка, 6’ — металлические обкладки: б — с
магнитострикционным преобразователем: / — бак, 2 — моющий
раствор, 3— трансформатор ультразвуковых колебаний. 4—
магнитострикционный преобразователь, 5 — обмотка возбужде-
ния электрических колебаний и подмагничивания
§ 5.	Способы травления и активирования металлов
Травление — химическое или электрохимическое растворение
поверхности металлов с целью удаления окалины и окислов в рас-
творах кислот или щелочей.
При химическом травлении происходит растворение
окислов железа и слоя железа под окислами. Эти два процесса
протекают одновременно; в зависимости от природы травителя, его
концентрации и температуры изменяется скорость того или иного
процесса.
Химическое травление черных и цветных металлов (кроме алю-
миния) осуществляют в кислотах или смеси кислот. В основном
применяют растворы соляной и серной кислот. Анализ травильных
растворов при нормальном режиме работы производится один раз
в неделю. Корректировка травильных ванн производится добавле-
нием кислот согласно данным анализа. Сильно загрязненные тра-
вильные растворы заменяют новыми.
Для ускорения процесса травления стальных листов используют
метод струйного травления. Для струйного травления разработаны
специальные установки (рис. 19). В качестве травильных раство-
• •»
15
ров применяют растворы серной и соляной кислот. Угол атаки
струи относительно поверхности детали 45—90 . Скорость истече-
ния раствора составляет 15—30 м/с для серной кислоты и
20—25 м/с для соляной кислоты. Струйное травление превосходит
ло скорости травление в стационарных ваннах в несколько раз
(в соляной кислоте в 5—10 раз).
При струйном травлении приме-
няют менее концентрированные
растворы кислот, наводорожива-
Рис. 19. Установка для струйного
травления:
I — травильная камера, 2— лист металла,
подвергающегося травлению. 3 — сопла,
4 — насос. 5 — ванна для сбора раствора
ние при этом резко снижается.
Электрохимическое
травление применяют для
ускорения процесса травления, а
также в тех случаях, когда при-
менение химического травления
затруднено или вообще невоз-
можно. Например, при обработке
деталей, для которых требуется
сохранить точные размеры, реко-
мендуется только метод электро-
химического катодного травления.
Кроме того, процесс электрохи-
мического травления по сравне-
нию с химическим более эконо-
мичный, поскольку требует
меньший расход кислоты.
Толстые и плотные слои ока-
лины с трудом поддаются элек-
трохимическому травлению, де-
тали сложной конфигурации тра-
вятся неравномерно из-за низкой
рассеивающей способности элек-
тролитов. В таких случаях при-
меняют химическое травление.
Электрохимическое травление
может вестись как на аподе, так
и на катоде.
При анодном травлении происходит электрохимиче-
ское растворение металла и механический отрыв окислов осуществ-
ляется пузырьками выделяющегося при этом кислорода. При этом
деталь не наводороживается и приобретает чистую, слегка шерохо-
ватую поверхность, хорошо сцепляющуюся с гальваническим по-
крытием. Выбор условий анодного травления определяется приро-
дой металла и его окислов. Желательно применять более высокие
плотности тока, поскольку при этом скорость растворения чистого
металла замедляется, а интенсивно выделяющийся кислород раз-
рыхляет и отрывает окалину.
В качестве электролита применяют серную и соляную кислоты
и их соли.
20
Анодное травление применяют как для углеродистых, так и для
легированных сталей, но не рекомендуется для деталей, имеющих
точные размеры. Недостатком анодного травления является труд-
ность контактирования деталей, поскольку контакты либо раство-
ряются, либо пассивируются, что сопровождается сильным разо-
гревом.
При катодном травлении происходит восстановление
и механический отрыв окислов металла выделяющимся водородом.
В зависимости от обрабатываемого металла применяют электроли-
ты, содержащие и серную, и соляную кислоты. Состав электроли-
та (г/л) и режим травления:
Кислота серная ...	50—60
Кислота соляная .	.	25—$0
Натрий хлористый .	.	.	15—20
Температура, °C	.	60—70
Плотность тока, А/дм2 .	.	7—10
Продолжительность обра-
ботки, мин................10—15
Материал анодов — свинец или кремнистый чугун (20—24%
кремния).
Катодное травление применяют для детален из углеродистой
стали, особенно при удалении окалины с поверхности, подвергну-
той термической обработке. Коррозионные стали плохо поддаются
катодному травлению. При катодном травлении исключается опас-
ность перетравливания, однако при этом происходит наводорожи-
вание поверхности металлов, что приводит к появлению хрупкости.
Поэтому для тонкостенных деталей катодное травление нс приме-
няют.
Активирование — удаление с поверхности деталей тончай-
ших слоев окислов, которые образуются при промывках и в про-
межутках между операциями. При активировании происходит лег-
кое протравливание верхнего слоя металла, что обеспечивает проч-
ное сцепление наносимого покрытия с основным металлом.
Активирование производится непосредственно перед нанесени-
ем гальванических покрытий химическим или электрохимическим
способом. Для активирования деталей из черных металлов хими-
ческим способом применяют слабые (5—10%-ные) растворы соля-
ной или серной кислоты или их смесь. Температура растворов
15—25° С. Время выдержки 15—30 с.
Полированные медненью детали активируют в 10—12 %-ном
растворе серной кислоты при температуре 15—25°С. Время вы-
держки от нескольких секунд до 1—2 мин.
Детали из цинка и его сплавов активируют в растворе серной
кислоты (80—100 г/л) при температуре раствора 15—25° С в тече-
ние 30 с.
Контрольные вопросы
1.	Перечислите виды механической подготовки поверхности перед покрытием.
2.	Какие основные компоненты растворов применяют для химического обез-
жиривания?
3.	В чем сущность процесса электрохимического обезжиривания?
4.	Каковы особенности ультразвуковой очистки?
21
ГЛАВА И. ПРИСПОСОБЛЕНИЯ И СПОСОБЫ МОНТАЖА ДЕТАЛЕЙ
§ 6. Назначение и устройство подвесных приспособлений
угольной формы, внутри рамы
Рис. 20. Типы подвесных приспособ-
лений:
а — для плоских штампованных и точеных
цеталей, о — для деталей в виде колпачков,
втулок, е — для колец, трубок и подобных
деталей
Для подвешивания деталей в ванну используют специальные
подвески и приспособления. Простейшим приспособлением являет-
ся медная или латунная проволока диаметром 0,2—0,8 Ъш, с по-
мощью которой детали навязывают гирляндами и крепят на кон-
тактном крючке или непосредственно на штанге. Проволоку при-
меняют только при покрытии небольших партий деталей, так как
это трудоемкая операция.
Выбор типа подвески зависит от количества деталей, их конфи-
гурации, размеров ванны и т. д. Подвеска должна обеспечивать:
хороший контакт покрываемой детали с токопроводящей штангой;
равномерное покрытие; возможность быстрого монтажа и съема
деталей; стойкость и прочность изоляции рамы и деталей подвес-
ки и др.
Подвеска представляет собой сварную раму, чаще всего прямо-
или по бокам расположены держа-
4 тели, на которые крепят детали
(рис. 20). Рамы изготовляют из
стали, латуни и других металлов.
Для процессов оксидирования де-
талей из легких сплавов приме-
няют алюминиевые и титановые
сплавы. Сечение подвески подби-
рают с таким расчетом, чтобы
они не перегревались, для этого
плотность тока па стальных под-
весках не должна превышать
1 А/мм2. В верхней части рамы
расположены один или два крюч-
ка из меди или латуни, с по-
мощью которых подвеску крепят
на токоведущую штангу. Крючки
приваривают или крепят к раме
болтами. На рис. 21 показаны
некоторые типы крючков, обеспечивающие хороший контакт, что
достигается большой поверхностью соприкосновения со штангой
ванны.
Контактные держатели могут быть съемными или приваренны-
ми. При непрерывном технологическом процессе рекомендуется из-
готовлять контакт съемным на резьбе, что обеспечивает его быст-
рую замену. Контакт выполняют из меди, латуни или стали
Х18Н10Т.
Подвесные приспособления при анодировании имеют некоторую
особенность. Необходимо создавать жесткий контакт между де-
талью и подвесным приспособлением, что достигается резьбовым
соединением или принудительным прижимом. При анодировании
22
используют алюминиевые контакты как для катотов, так и для де-
талей. Однако, применяя алюминиевые держатели, следует систе-
матически травить их для снятия изоляционной анодной пленки.
В качестве материала для контактов применяют также титан.
Гитаиовые приспособления коррозионно-устойчивы и долговечны,
по также требуют периодической чистки.
Рис. 21. Типы подвесных крючков для крепления держате-
ля подвески к штанге
Защита поверхности приспособлений от покрытия. При нанесе-
нии покрытий все токоведущие части подвесочных приспособлений
обрастают покрываемым металлом. Для снижения непроизводи-
тельного расхода металла и электроэнергии и уменьшения загряз-
нения электролитов необходимо нерабочие участки подвесок изоли-
ровать от осаждения на нее металла с помощью различных токо-
непроводящих материалов, устойчивых к действию электролитов:
перхлорвиниловые эмали и лаки, эпоксидные эмали, клеи типа
БФ 2, БФ-4, БФ-6, пластикат, полихлорвиниловые ленты, хлорви-
ниловые, резиновые и випипластовые трубки, фторопласт, игелито-
вые массы и другие материалы.
Лаки наносят на очищенную поверхность подвески в несколько
слоев с помощью кисти или распылителя. Каждый слой лака дол-
жен быть тщательно просушен при температуре 120—130° С.
В комплексе с перхлорвипиловым лаком можно применять хлор-
виниловые и полиэтиленовые ленты, которые спиралеобразно на-
матывают на поверхность подвески и затем покрывают нескольки-
ми слоями лака. Клеи типа БФ наносят на подвески так же, как
и лаки.
23
Полиэтиленовые, хлорвиниловые, резиновые, фторопластовые
трубки нанизывают на основные стержни подвесок.
Для изоляции подвесок игелитовой массой очищенную подвеску
окунают или обливают раствором игелита в дибутилфталате и под -
вергают термической обработке при температуре 130—140° С в те-
чение 2 ч. Места контактов зачищают ножом.
§ 7. Дополнительные аноды и экраны
Для нанесения равномерных гальванических покрытии по всей
поверхности детали используют специальные методы.
Для равномерного покрытия внутренних поверхностей, особен-
но трубчатых деталей, применяют специальные дополнительные
внутренние аноды, изготовленные обычно из тою же металла, ко-
Рис 22. Монтаж внутренних ано-
дов при покрытии трубчатых де-
талей:
I — деталь (катод). 2 — анод. 3 — цент-
рирующая втулка
торым производят покрытие. В
тех случаях, когда диаметр труб
мал, а длина их велика, приме-
няют нерастворимые аноды.
Диаметр внутренних анодов
должен составлять от 0,3 до 0,5
внутреннего диаметра труб. Внут-
ренние аноды должны быть стро-
го центрированы по отношению к
стенкам трубы, что достигается
установкой центрирующих втулок
из изолятора (рис. 22). При не-
правильном расположении ано-
дов покрытие получается нерав-
номерным и даже наблюдаются непокрытые участки деталей.
Если диаметр анода велик, то его изготовляют полым, а для
снижения массы делают перфорированным. Полые трубчатые ано-
ды удобны для процессов, где требуется нагрев
электролита. При большой длине труб исполь-
зуют гибкие проволочные аноды, на которые
надевают центрирующие изоляторы из винипла-
ста, целлулоида и других химически стойких
материалов в форме равностороннего треуголь-
ника с отверстиями в центре для анода (рис. 23).
Для нанесения равномерных покрытий при-
или охлаждение
Рис. 23 Фор-
ма центриру-
ющего и изо-
лирующего
треугольника
из пластмас-
сы для внут
ренних ано-
дов
осуществляется
меняют специальные неметаллические экраны,
устанавливаемые между анодами и деталями
так, чтобы силовые линии тока, направленные
к концам, углам и кромкам деталей, огибали
эти экраны, проходя более длинный путь, чем к
средним участкам деталей (рис. 24).
Для равномерного покрытия вертикальных
стержней применяют экраны с прямоугольными
отверстиями (рис. 25). Подбор размеров экранов
опытным путем.
24
Рис. 24 Экраны из пластмассы с круг-
лыми или эллипсовидными окнами
для выравнивания плотности тока на
листах:
1 — деталь 2 — экран, 3 — аноды
Рис. 25. Экраны из пласт-
массы с прямоугольными ок-
нами для выравнивания
плотности тока при покры-
тии стержней:
I — деталь 2 — экран, 3 — анод
Контрольные вопросы
1.	Какие основные требования предъявляют к подвесным приспособлениям?
2.	В каких случаях используют дополнительные аноды?
3.	Для чего используют неметаллические екраны?
ГЛАВА III. ОБОРУДОВАНИЕ ГАЛЬВАНИЧЕСКИХ ЦЕХОВ
§ 8.	Ванны для нанесения гальванических покрытий,
их устройство и характеристики
Для подготовки поверхности деталей и для нанесения покрытий
в гальванических цехах применяют стационарные ванны, представ-
ляющие собой прямоугольные емкости, сваренные из листовой ста-
ли толщиной 4—6 мм. Корпус ванны имеет сливной штуцер, в сто-
рону которого днище имеет уклон. В зависимости от назначения
ванны корпус изготовляют с футеровкой, рубашкой, со сливным
Рис. 26 Ванна для химического обезжиривания
25
карманом и т. д. Ванны, работающие па электрическом токе, уста-
навливают на опорных изоляторах, а остальные — на подставках
из стали.
Ванны для обезжиривания (рис. 26) в щелочных растворах из-
готовляют из листовой стали толщиной 4—5 мм. Стенки ванн име-
ют теплоизоляционную рубашку. На дне ванны расположены бар-
ботеры для перемешивания раствора сжатым воздухом. Обогрев
ванны осуществляется паровыми змеевиками или электрическими
подогревателями, расположенными па боковых стенках или в дни-
ще ванны. При электрохимическом обезжиривании ванны (рис. 27)
Рис. 27. Вайна для электрохимического обезжиривания
снабжают токопроводящими клипами из шинной меди, на которые
устанавливают медные или латунные штанги. Ванны для обезжи-
ривания имеют специальные устройства — сливные «карманы» для
удаления с поверхности раствора накапливающихся жировых за-
грязнений, пены и масла. Ванны иодеют бортовые отсосы для уда-
ления вредных испарений. В зависимости от размеров ванн борто-
вые отсосы выполняют односторонними или двусторонними.
Ванны для травления и активирования (рис. 28) обычно изго-
товляют из листовой стали. Изнутри ванны футерую-т кислотостой-
ким материалом. При температуре травильных растворов менее
Рис. 28. Ванна для травления
26
50 С для футеровки применяют пластикат или винипласт, выше
50° С — эбонит, а для серной кислоты — листовой свинец. Подогрев
пли охлаждение раствора осуществляется с помощью свинцовых
или освинцованных змеевиков. Ванны для травления имеют борто-
вые отсосы.
Ванны для электрохимического травления отличаются от ванн
химического травления наличием штанг, электродов и изоляторов.
Промывочные ванны изготовляют из стали. Ванны, предназна-
ченные для промывки в горячей воде, имеют змеевики для нагрева.
Ванны для промывки деталей после кислых электролитов футеро-
ваны изнутри кислотостойкими материалами. На дне ванн распо-
ложены барботеры для перемешивания электролита сжатым воз-
духом. Ванны для промывки в холодной воде имеют переливные
карманы, расположенные с противоположной стороны наливного
патрубка.
Рис. 29. Ванна для нанесения покрытий из щелочных и цианистых
электролитов
Ванны для нанесения гальванических покрытий изготовляют
в основном из стали толщиной 4—5 мм и футеруют изнутри изоля-
ционными материалами: пластикатом, винипластом, эбонитом,
свинцом. Ванны для щелочных и цианистых электролитов не тре-
буют специальной футеровки, однако ее применяют для предотвра-
щения утечки тока через корпус и осаждения металла на стенках
ванн при электролизе (рис. 29).
Ванны для хромирования футеруют листовым свинцом, вини-
пластом и другими кислотоупорными материалами.
Для электрополироваиия алюминия применяют футеровку из
свинца (для кислых растворов) или из коррозионно-стойкой стали
марок 13Н5А или 1Х18Н9Т (для щелочных растворов).
Конструкция ванн для нанесения покрытий определяется режи-
мом работы. Для обогрева ванн применяют змеевики, которые рас-
полагают по боковым стенкам ванны или на дне. Расположение
27
змеевиков у стенки ванны предпочтительнее, так как в этом случае
упрощается очистка ванны.
При использовании кислых электролитов змеевик выполняют из
титана, свинца или освинцованной стали, щелочных электроли-
тов— из углеродистой стали, электролитов щелочного электропо-
лирования — из сталей специальных марок.
Ванны фосфатирования и оксидирования, работающие при вы-
сокой температуре, имеют теплоизоляционную рубашку и откид-
ную крышку.
Для перемешивания электролитов ванны имеют барботеры, из-
готовленные из винипласта, титана и нержавеющей стали.
При нанесении гальванических покрытий в ряде случаев приме-
няют ванны с качающимися штангами, что позволяет применять
высокие плотности тока и увеличивать скорость осаждения.
§ 9. Оборудование для покрытия мелких деталей
Покрытие мелких деталей в стационарных ваннах связано с
большими трудностями вследствие значительных трудовых затрат
при монтаже деталей на подвески. Поэтому для нанесения покры-
тий на такие детали обычно применяют колокольные и барабанные
ванны.
Колокольные ванны (рис. 30) изготовляют из стали,
футерованной внутри резиной или винипластом. Материалом для
колокола может также быть винипласт, органическое стекло. На
станине 1 расположены колокол н электродвигатель 2 с редукто-
ром. Ток подводится к деталям (ка-
тод) через контактное кольцо 5, ук-
репленное в дне колокола или свер-
ху с помощью гибкого провода с
грузом, контактирующим с деталя-
ми. Анод 4 представляет собой на-
клонно расположенную пластину,
опускаемую в колокол на верти-
кальном стержне. Колокол имеет
наклон для удобства' выгрузки де-
талей.
К недостаткам колокольных ванн
относят потери электролита при
сливе, длительность процесса вслед-
ствие сравнительно низкой плотно-
сти тока (из-за недостаточной по-
верхности анода), невозможность
получения покрытий большой тол-
щины; состав ванны требует часто-
ю корректирования вследствие его
быстрого изменения.
Рис. 30 Колокольная ванна	Колокольные в н п ы с
(настольная)	погружаемым колоколом
28
(рис. 31) применяют для покрытия деталей в кислых и щелочных
электролитах. Колокол шестигранный, перфорированный выпол-
нен из листового винипласта. Ванна стальная, внутри футерована
винипластом. Колокол, расположенный в ванне с наклоном, вра-
щается от электродвигателя с частотой 8 об/мин. Выгрузка дета-
лей происходит при поднятии колокола из ванны, электролит при
этом выливается обратно в ванну, а детали высыпаются в сетку.
Колоколы применяют для по-
крытия мелких деталей с площа-
дью поверхности до 0,2 дм2. Де-
тали с большей площадью покры-
ваются в барабанных ваннах.
Рис 32. Ручной переносный барабав
Рис. 31. Колокольная ванна с погру-
жаемым колоколом:
1 — ванна. 2— анодная шина. 3— колокол.
4 — рукоятка для подъема колокола. 5 —
электродвигатель 6 — желоб для загрузки
деталей, 7 — лоток для разгрузки деталей
Барабанные ванны изготовляют из винипласта, тексто-
лита, органического стекла и других материалов. Барабан с дета-
лями погружается в ванну с электролитом и вращается вокруг
горизонтальной оси электродвигателя через редуктор. Аноды под-
вешивают на штанги, расположенные в ванне снаружи барабана,
поэтому анодная плотность тока будет достаточно большой. Под-
вод тока осуществляется через специальные контактные кнопки,
расположенные внутри барабана. Загрузка и выгрузка производит-
ся через одну из открывающихся граней.
Применяют также барабанные ванны с перекидным устройст-
вом для промывки. Ручной переносный барабан используют для
покрытия в любой стационарной ванне как с кислым, так и со ще-
лочным электролитом. Ручной переносный барабан (рис. 32)
изготовляют из органического стекла и снабжают небольшим при-
водным механизмом. Выпускают следующие типы переносных ба-
рабанов: БП-1, БП-2,5; БП-4; БП-10; БП-25.
29
§ 10. Полуавтоматические и автоматические установки
для нанесения гальванических покрытий
Полуавтоматические линии состоят из ванн для подготовитель-
ных операций, ванн промывок и гальванических ванн, расположен-
ных в соответствии с последовательностью технологических опера-
ций.
Перемещение подвесок с деталями или барабанов от места
загрузки до места выгрузки производится с помощью тельфера или
других механизмов, управляемых вручную. Регулирование всех
параметров гальванического процесса, включая и время процесса,
осуществляется непосредственно рабочим. Достоинством полуав-
томатов является непрерывность процесса и постоянство времени
выдержки деталей в ванне.
Прямолинейный полуавтомат обслуживается с двух
сторон: с одной стороны производится загрузка деталей, с другой —
их выгрузка. Скорость движения транспортной ленты регулируется
редуктором.
Овальный полуавтомат обслуживается с одной сторо-
ны. Загрузка и выгрузка деталей производится на одном рабочем
месте. Над гальванической ванной укреплена катодная штанга в
виде вытянутого замкнутого кольца. Над штангой находится бес-
конечная цепь, которая также представляет собой вытянутое замк-
нутое кольцо. Штанга с деталями приводится в движение цепью
с помощью толкающих приспособлений. Аноды подвешивают па
анодных штангах, расположенных у продольных стенок и посере-
дине ванны. Скорость движения цепи подбирается таким образом,
чтобы за один цикл получить покрытие требуемой толщины и со-
ставляет в зависимости от продолжительности процесса
0,2—1 м/мин.
Кольцевой полуавтомат имеет круглую ванну, в ко-
торой катодная штанга изогнута в кольцо и непрерывно вращается.
Катодная и внутренняя анодная штанги движутся в противопо-
ложных направлениях, а наружное анодное кольцо неподвижно.
Кольцевой полуавтомат применяют в тех случаях, когда продолжи-
тельность процесса сравнительно невелика (примерно равна време-
ни, за которое катодное кольцо Делает один оборот).
Для нанесения гальванических покрытий широко применяют
автоматические гальванические линии. Применением автоматиза-
ции достигают повышение производительности труда, улучшение
качества получаемых покрытий, улучшение условий труда рабочих.
Производительность автоматической линии зависит от назначе-
ния и вида покрытия, ритма выдачи подвесок, колоколов или бара-
банов и величины поверхности деталей одной подвески (колокола
или барабана).
В цехах с крупносерийным производством применяют автомати-
ческие линии с «жестким» единичным циклом. В таких линиях под-
вески с деталями совершают поступательное прерывистое переме-
щение в одном направлении. Шаг перемещения и единичный цикл,
30
т. с. время движения и время последующей паузы «жестко» заданы
ритмом автомата.
Длина однопозиционных ванн равна шагу перемещения транс-
портирующего устройства; в миогопозиционных ваннах (меднения,
никелирования, цинкования и др.) длина ванны равна шагу, умно-
женному на количество позиций.
В условиях мелкосерийного производства при относительно ма-
лой производительности по отдельным видам покрытия более эф-
фективны автооператорные мпогопроцессные линии с программным
управлением.
§ 11. Вспомогательное оборудование
К вспомогательному оборудованию гальванических цехов отно-
сится оборудование для подогрева, фильтрации, перемешивания
электролитов, сушки деталей, загрузочные приспособления, приспо-
собления для перекачивания электролитов.
Оборудование для подогрева электролитов. Ванны в гальвани-
ческих цехах нагревают паром или электричеством. Нагрев элек-
тролитов паром в ваннах и баках производят с помощью змеевика
или специального нагревателя типа коллектора. Пар для обогрева
подается под давлением 200—300 кПа. При большой вместимости
ванн нагрев производят выносными теплообменниками. При этом
происходит непрерывная циркуляция раствора по схеме ванна —
насос — фильтр — теплообменник — ванна.
Электрический нагрев электролитов в ваннах применяют в тех
случаях, когда цех мсталллопокрытий не располагает достаточным
количеством пара, а также в случае необходимости нагрева раство-
ра до температуры не ниже 110е С.
Число нагревателей и их мощность зависят от конструкции ван-
ны; в зависимости от мощности нагревателя и напряжения сети ус-
танавливают силу тока и выбирают диаметр и длину проволоки.
Обычно для нагрева ванн применяют шерсть или три трубчатых
нагревателя типа ТЭН мощностью 4—5 кВт.
Оборудование для фильтрации электролитов. Электролиты очи-
щают от механических загрязнений с помощью периодической или
непрерывной фильтрации. Периодическая фильтрация осуществля-
ется через суконный рамочный фильтр или на установке с фильт-
рующим цилиндром. Применяют также переносный фильтр, пред-
назначенный для тщательной очистки электролитов небольших
ванн от загрязнений (рис. 33).
Наиболее тщательная очистка электролитов от механических
загрязнений достигается с помощью фильтра-пресса, состоящего из
чередующихся рам и плит (рис. 34), между которыми проложена
фильтрующая ткань: сукно, полотно, ткань «Хлорин». Электролит,
проходя через ткань, освобождается от загрязнений. Фильтрующую
ткань необходимо периодически подвергать очистке.
Оборудование для перемешивания электролитов. Одним из важ-
ных условий получения качественных гальванопокрытий является
31
Рис. 33 Переносный фильтр:
/ — насос, 2 — электродвигатель, 3 —
смеситель, 4 — фильтр, 5 — элемент
фильтра, 6 — карман, 7 — распредели-
тельная крышка, 8 — крышка дозатора,
s — труба дозатора, 10 — дозатор
Рис. 31. Фильтр-прссс:
I — тележка. 2 — электродвигатель, 3 — насос,
4— подвижная плита, 5 — резиновая рама. 6 —
неподвижная плита, 7 — корыто
перемешивание электролита, особенно вблизи катода. Это осу-
ществляется^ 1. Механически — с помощью мешалок (рис. 35).
Такой способ применяют только для небольших ванн, так как зона
Рис. 33 Механиче-
ская мешалка,
смонтированная на
борту ванны:
1	— электродвигатель.
2	— мешалка, 3 — ванд
на с электролитом
Рис. 36. Схема пневматического пере-
мешивания электролита:
1 — изделия, на которые наносится покры-
тие, 2 — кран, 3 — компрессор с фильтром.
4 — электродвигатель, 5 — анодная штанга,
5 — труба для подачи сжатого воздуха, 7 —
катодная штанга с изделиями, 8 — перфо-
рированная труба
32
действия механической мешалки невелика. 2. Пневматиче-
ски— пропусканием сжатого, предварительно очищенного воздуха
через перфорированные трубки из винипласта, установленные на
дне или стенках ванны (рис. 36) Для равномерного перемешива-
ния электролита отверстия в трубках выполняют разного диамет-
ра, возрастающего по мере удаления от места подачи сжатого
воздуха. Однако такой способ непригоден для электролитов, состав
которых изменяется под действием углекислого газа воздуха, на-
пример цианистых растворов. 3. Непрерывной циркуля-
цией электролита — способом, основанным па том, что
электролит, проходя через фильтр-насос, очищается от пыли и
других механических загрязнений (рис. 37). 4. Применением
качающихся штанг — способом, при котором катодные
штанги совершают возвратно-поступательное, перемещение, осу-
ществляемое от электродвигателя.
Рис. 37 Схема непрерывной циркуляции электролита.
/ — анодные и катодные штанги 2 — изделия на которые на-
носится покрытие, 3 — кран, 4 — фильтр, 5—труба для пода-
чи очищенного электролита, 6 — насос, 7 — электродвигатель
Оборудование для сушки деталей. Для сушки деталей в гальва-
нических цехах применяют сушильные шкафы, центрифуги, сжа-
тый воздух. Сушильный шкаф может обогреваться паром (рис. 38)
и электричеством (рис. 39).
Сушильный шкаф с паровым обогревом имеет металлический
каркас 1, между листами которого проложена теплоизоляционная
прокладка 5 из асбеста или стеклянной ваты. К каркасу приваре-
ны уголки, на которые ставят противни 6 с деталями. Шкаф обо-
гревается горячим воздухом, нагретым в калориферах 2 и нагне-
таемым с помощью вентилятора 4 в нижнюю часть шкафа. Прохо-
дя через противни, воздух просушивает детали, всасывается венти-
лятором и вновь направляется через калориферы вниз. Удаляемый
воздух выбрасывается через воздуховод, снабженный дроссельной
11СЛОНКОЙ 3 для регулирования поступления свежего воздуха.
ушильпый шкаф с электрообогревом имеет металлический кар-
иг- /, обшитый стальными листами, между которыми проложен
теплоизоляционный материал 3. Внутри шкаф разделен на две
половины, имеющие отдельные направляющие для сушильных
.1 Л II Коротин
33
•<ь
I
Рис. 38. Сушильный шкаф с паровым обогревом и ре-	Рис. 39. Сушильный шкаф с электрообогрсвом
циркуляцией воздуха
для подъема и крышки J,
Рис. 40. Центрифуга
противней 4. Шкаф обогревается электроподогревателями 5. Для
регулирования тяги установлена труба 2 с дроссельной заслонкой.
Сушильные шкафы оборудуют терморегуляторами.
Для сушки мелких деталей применяют центрифугу (рис. 40).
Она состоит из корпуса /, перфорированного барабана 2, в кото-
рый загружают детали, устройства 4
В крышке центрифуги монтируют
электродвигатель с вентилятором,
который подаст воздух на детали
через отверстие в барабане. Жид-
кость удаляется через слив. Масса
одновременно загружаемых деталей
до 10 кг.
Загрузочные приспособления
Для подготовки мелких деталей к
нанесению гальванических или хи-
мических покрытий применяют спе-
циальные корзины (рис. 41) Кор-
зины для обезжиривания детален в
щелочных растворах изготовляют из
углеродистой слали, а для обезжи-
ривав 1я в органических раствори-
телях— из коррозионно-устойчивой
стали. Для корзин при травлении деталей применяют сетку из
титановых или специальных кислотостойких сплавов Размеры и
формы корзин могут быть разнообразными (цилиндрические, пря-
моугольные и т. д.).
Рис. 41. Корзины для химической подготовки деталей перед нанесением покры-
тий
Для травления деталей применяют также барабаны, изготов-
ленные из специальных кислотостойких сплавов с перфорированной
пот хностыо.
Рис. <38. Сушильный шкаф с паровым обогревом и ре-	Рис. 39. Сушильный шкаф с электрообогревом
циркуляцией воздуха
для подъема и крышки
Рис. 40. Центрифуга
деталей применяют сетку из
противней 4. Шкаф обогревается электроподогревателями 5. Для
регулирования тяги установлена труба 2 с дроссельной заслонкой.
Сушильные шкафы оборудуют терморегуляторами.
Дтя сушки мелких деталей применяют центрифугу (рис. 40).
Она состоит из корпуса /, перфорированного барабана 2, в кото-
рый загружают детали, устройства
В крышке центрифуги монтируют
электродвигатель с вентилятором,
который подает воздух на детали
через отверстие в барабане Жид-
кость удаляется через слив Масса
одновременно загружаемых деталей
до 10 кг.
Загрузочные приспособления.
Для подготовки мелких деталей к
нанесению гальванических или хи-
мических покрытий применяют спе-
циальные корзины (рис. 41). Кор-
зины для обезжиривания деталей в
щелочных растворах изготовляют из
углеродистой стали, а для обезжи-
ривания в органических раствори-
телях— из коррозионно-устойчивой
стали. Для корзин при травлении
титановых или специальных кислотостойких сплавов. Размеры и
формы корзин могут быть разнообразными (цилиндрические, пря-
моугольные и т. д.).
Рис 41. Корзины для химической подготовки деталей перед нанесением покры-
тий
Для травления деталей применяют также барабаны, изготов-
лен! ыс из специальных кислотостойких сплавов с перфорированной
поверхностью.
л’
35
Приспособления для перекачивания электролитов, для перевоз-
ки и разлива кислот и щелочей. Для перекачки электролитов в це-
хах металлопокрытий применяют насосы. В зависимости от перека-
чиваемого электролита применяют кислотостойкие и щелочестой-
кие насосы.
Наибольшее распространение получили центробежные химиче-
ские насосы серии ХД для подачи кислот, щелочей и солей.
Кислоты и щелочи из цистерн и резервуаров разливают с по-
мощью насосов, сифонов или специальных установок.
Рис. 42. Тачка для перевозки бочек с
химикатами
Рис. 43. Приспособление для разлива
кислот
Бутыли с кислотой или щелочью перевозят в корзинах на те-
лежках. Для перевозки бочек с химикатами служат тачки (рис.42).
Подъем бочек для слива в более мелкую тару осуществляется на
специальных козлах. Кислоты из бутылей разливают с помощью
приспособления (рис. 43). Для пе-
Рис. 44. Устройство для пе-
рекачивания кислоты
рекачпвания жидкостей из бутылей
или бочек применяют сифон (рис.
44). Давление воздуха создается
ножными мехами.
Моечные конвейерные установ-
ки. Для промывки деталей различ-
ных конфигураций и габаритов при-
меняют двухкамерные моечные ус-
тановки. Загруженную деталями те-
лежку подают в промывочную ка-
меру, где детали омываются снизу,
сбоку и сверху вращающимся ду-
шем. Время промывки деталей 10—
30 мин. После окончания промывки
тележка с деталями выкатывается
из камеры к месту разгрузки. Отра-
ботанный раствор сливается в бак,
проходит систему фильтров, затем
36
насосом подается в бак для чистого раствора, из которого отфильт-
рованный раствор поступает в промывочную камеру.
§ 12. Электрическое оборудование гальванических цехов
Для большинства гальванических процессов в качестве источ-
ника постоянного тока для питания гальванических ванн применя-
ют выпрямители переменного тока.
Наибольшее распространение в цехах электрохимических по-
крытий получили кремниевые выпрямительные агрегаты типов
ВАХТ, ВАК и ВАКР. Эти агрегаты могут работать на выправлен-
ном напряжении от 3 до 48 В и силу тока до 25 000 А; охлаждение
водяное или воздушное. Агрегаты предназначены для питания
гальванических ванн постоянным током при автоматическом или
ручном регулировании. Выпрямители типа ВАКР применяют при
реверсировании тока Агрегаты типа ВАКР обеспечивают плавное
регулирование выпрямленного напряжения, автоматическую ста-
билизацию выпрямленного напряжения и тока (за исключением
агрегатов типа ВАКГ), автоматическую стабилизацию плотности
тока. Точность стабилизации параметров ±10% от установленного
значения.
Питание агрегатов осуществляется от сети трехфазного тока
с напряжением 380 В и частотой 50 Гц
Схемы электрических соединений. Существует несколько вари-
антов схем электрических соединений в цехах металлопокрытий:
для каждой ванны установлен индивидуальный источник тока, од-
на ванна прпсое пшена к нескольким источникам тока, несколько
ванн присоединено к одному источнику тока
Наиболее удобной является схема индивидуального подключе-
ния каждой ванны к источнику тока. Опа позволяет легко изменять
значения плотности тока регулированием выходного напряжения.
Питание одной ванны от нескольких источников тока применя-
ют в тех случаях, где требуется ток большой силы (большое коли-
чество деталей, различных по размерам и конфигурации). В этом
случае в ванне устанавливают несколько изолированных друг от
друга систем штанг, каждая из которых подключается к отдельно-
му источнику тока.
Питание от одного источника тока применяется только для ванн
небольшой мощности и различного назначения.
Измерительная и регулирующая аппаратура. Для измерения
силы тока применяют амперметры типов МН и ММ без наружного
шунта для измерения силы тока до 100 А и с наружным шунтом —
свыше 100 А Для непрерывной записи нагрузки ванны применяют
самопишущие амперметры постоянного тока типов М-323 и М-375
с наружным шунтом.
Для измерения напряжения применяют вольтметры типов М-63.
М-4200, М-4203 и др. Эти приборы выпускают в пыле- и влагоне-
проницаемом исполнении с пределами измерения 3; 7,5; 10; 30 В.
37
Регулирование силы тока при электролизе осуществляется с
помощью реостатов, включенных в цепь питания ванны.
Для управления процессом нанесения гальванических покрытий
в крупных установках используют приборы для автоматического
регулирования температуры, водородного показателя pH (величи-
на, характеризующая концентрацию попов водорода в растворе),
плотности тока и др.
Контроль и регулирование температуры различных процессов
в гальванических цехах осуществляется с помощью термометров
сопротивления типа ТСМ различных градуировок и пределов из-
мерения с защитными кожухами из нержавеющей стали и пласт-
массы. Применяют также контактные ртутные термометры типа
ТК-6 с магнитным регулированием.
Для измерения п регулирования степени кислотности электро-
лита применяют промышленные pl 1-метры с датчиками, укрепляе-
мые на ванне.
Для указателя и сигнализатора уровня раствора применяют ем-
костные датчики типа ДЕ-4 и сигнализаторы типа ЭСУ-1М
Контрольные вопросы
1.	Расскажите об устройстве ванн химического обезжиривания.
2	Какие существуют виды колокольных и барабанных ванн?
3.	Назовите достоинства автоматических установок для нанесения гальвано-
покрытий.
4.	Перечислите, какими способами осуществляется персмеишнапне электро-
литов
5.	Назовите схемы электрических соединений в цехах гальванопокрытий.
ГЛАВА IV. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМ ПРОЦЕССЕ
§	13. Выбор технологии нанесения гальванических покрытий
При выборе технологии нанесения гальванических покрытий
чеобходимо учитывать назначение и защитные свойства покрытий,
условия их эксплуатации и материал изделий.
В зависимости от назначения и требований гальванические по-
крытия делят на трй типа: защитные, применяемые для защиты от
коррозии изделий в различных атмосферных условиях; защитно-
декоративные, применяемые для декоративной отделки изделий с
одновременной защитой их от коррозии; специальные, применяе-
мые для придания поверхности изделий специальных свойств
(паяемости, износостойкости, электроизоляционных и магнитных
свойств)
В качестве защитных покрытий используют цинковые,
кадмиевые, оловянные, свинцовые, а также покрытия, наносимые
анодным способом. Защитные свойства металлических покрытий
определяются величиной электродного потенциала металла покры-
тия по отношению к электродному потенциалу защищаемого ме-
талла, т. е. будет ли металл покрытия катодом или анодом в галь-
ванической паре покрытие — основной металл. Лучшими защитны-
38
16
ми свойствами обладают анодные покрытия, имеющие более
отрицательный потенциал по отношению к основному металлу, в
результате чего обеспечивается электрохимическая защита его по-
верхности от коррозии. При коррозионном процессе анодному рас-
творению подвергается покрытие, а поверхность основного металла
не разрушается
При выборе вида защитного покрытия следует учитывать пове-
дение цинковых и кадмиевых покрытий в различных агрессивных
средах. Цинковые покрытия по сравнению с кадмиевыми более
коррозионно-устойчивы в промышленной атмосфере, но кадмиевые
покрытия более устойчивы к воздействиям морского и влажного
тропи веского к л и м а та.
Катодные защитные покрытия не защищают основной ^металл
электрохимически, а защищают только механически, поэтому для
надежной защиты от коррозии эти покрытия должны полностью
изолировать основной металл от воздействия окружающей среды.
Это может быть обеспечено только при отсутствии пор в защитных
покрытиях. Пористость покрытия, в свою очередь, зависит от тех-
нологии его панесения.
В качестве з а щ и т и о - д е к о р а т и в и ы \ применяют мод-
ные, никелевые, хромовые и другие покрытия Помимо защиты ос-
новного металла от коррозии защитно-декоративные покрытия
должны придавать поверхности красивый внешний вид.
Эти виды покрытий являются катодами по отношению к основ-
ному металлу, защищают его только механически. Повышение за-
щитных свойств таких покрытий может быть осуществлено приме-
нением многослойных покрытий с определенным сочетанием слоев
металлов с различными физико-механическими свойствами. К та-
ким процессам относятся двухслойные п трсхслойныс никелевые
покрытия, трехслойное покрытие медь — никель—хром, никель —
никель — хром н др. Например, повышенная коррозионная стой-
кость двухслойных и трехслойных покрытий объясняется уменьше-
нием суммарной пористости покрытия взаимным перекрыванием
пор в слоях и различными структурами слоев
Технология двухслойного блестящего никелирования. Первый
слой никеля осаждается из электролита, не содержащего серни-
стых добавок. При этом получается полублестящий, пластичный
осадок с пониженной пористостью, практически не содержащий
включений серы. Второй блестящий слой никеля осаждается из
электролита с блескообразователями, содержащими серу. Этот
слой является анодом по отношению к подслою полублестящего
никеля. Коррозионный процесс, достигая этого подслоя, задержи-
вается и распространяется далее в горизонтальном направлении
на границе двух слоев комбинированного никелевого покрытия.
В качестве спец и а л ь и ы х покрыт и п применяют нике-
левые, хромовые, золотые, серебряные, оловянные покрытия.
Никелевые и хромовые покрытия используют для придания
твердости и износоустойчивости деталям, работающим на трение.
Для антифрикционных целей! применяют хромовые покрытия, по-
39
крытия свинцом и его сплавами, серебром и его сплавами. Для
придания поверхности способности к пайке применяют оловянные
покрытия, покрытия сплавами олово — свинец, олово — висмут,
олово — кобальт, а также покрытия благородными металлами. По-
крытия благородными металлами применяют для радиотехниче-
ских целей. Благородные металлы обладают высокой коррозионной
устойчивостью, низким контактным сопротивлением, высокой элек-
тропроводностью и др.
Выбор технологии нанесения гальванического покрытия зави-
сит от метода изготовления деталей и их обработки Поверхность
деталей, полученных методом ковки, штамповки, проката, лучше
подвергается гальваническим защитным покрытиям.
При выборе покрытий для деталей из литейных сплавов следует
учитывать не только шероховатость поверхности, но и пористость
основного металла. При большой пористости затрудняется удале-
ние коррозионно-активных растворов и получение качественных
покрытий. Выбор вида защитных покрытий определяется прежде
всего материалом и способом литья. Нанесение гальванических и
химических покрытий допускается для деталей из стали, медных
н цинковых сплавов, отлитых в кокиль под давлением и по вы-
плавляемым моделям. Для эксплуатации в жестких и особо жест-
ких условиях деталей из алюминиевых литейных сплавов применя-
ют аподизациопные и эматалевые покрытия с дополнительной ла-
кокрасочной защитой. Перед нанесением гальванических покрытий
па детали, полученные методом литья, их следует прогреть при
температуре 200° С в течение 2 ч для выявления дефектов литья,
обработать пескоструйным методом, протравить в щелочных рас-
творах и электролитах, промыть в течение 3—5 мин.
Гальванические покрытия для защиты деталей со сварными со-
единениями от коррозии применяют только при условии непрерыв-
ности сварного шва по всему периметру, исключающего затекание
электролита в шов. При этом необходимо тщательно промывать
детали после подготовительных и основных операций нанесения
покрытий. Гальванические покрытия применяют v. для деталей,
имеющих паяные соединения. Если в процессе подготовки поверх-
ности перед нанесением покрытий обнаруживают дефекты паяных
швов, необходимо принять меры для их устранения, например сде-
лать дополнительную пропайку.
Хорошие результаты при защите деталей со сварными и паяны-
ми соединениями дает дополнительное (после гальванического
покрытия) покрытие лакокрасочными материалами.
§ 14, Технологический процесс нанесения
гальванических покрытий
Любой гальванический процесс представляет собой целый
комплекс операций. Основные операции технологического цикла:
подготовка поверхности основного металла; нанесение гальваниче-
ского покрытия; обработка гальванических покрытий.
40
Подготовка поверхности основного металла
к покрытию является наиболее трудоемкой операцией, от которой
зависит качество полученных покрытий. При наличии на поверхно-
сти деталей даже тонкой жировой или окисной пленки покрытие
будет плохо соединяться с поверхностью основного металла, т. е.
могут образовываться пузыри и вздутия. Некачественная подготов-
ка поверхности особенно заметна при нанесении защитно-декора-
тивных покрытий. Даже небольшие загрязнения могут служить
причиной дефекта. Особенно вредны органические загрязнения,
способные включаться в поверхность деталей. Эти загрязнения яв-
ляются причиной различных дефектов покрытий (пузыри, отслое-
ния и др.). Прочность сцепления покрытий значительно зависит от
шероховатости поверхности. Чем ниже шероховатость поверхности
основного металла, тем качественнее покрытия (меньше пористость
и выше защитные свойства).
В зависимости от назначения покрытий подготовку поверхно-
сти основного металла прошЛсят по-разному. Например, перед на-
несением защитных гальванических покрытии (цинковых, кадмие-
вых) подготовка поверхности сводится и основном к обезжирива-
нию и травлению. Перед нанесением защитно-декоративных покры-
тий (никелевых, хромовых) недостаточно только удаления жиров
и окислов, а необходима тщательная механическая обработка для
получения гладкой поверхности, так как в процессе нанесения за-
щитно-декоративных покрытий дефекты поверхности нс только не
исчезают, по часто становятся более рельефными, поскольку плот-
ность тока и толщина па выступах больше, чем в углублениях.
Н а п е с е и и е г а л ь в а п и ч е с к о го по к р ы т и я — осажде-
ние слоя металла на поверхность деталей, а также нанесение ок-
сидной или фосфатной пленки.
При нанесении гальванических покрытий детали завешивают
па катодную штангу гальванической ванны, а на анодную — пла-
стины из того металла, которым покрывают детали. В некоторых
случаях применяют нерастворимые аноды (графит, нержавеющую
сталь, платинированный титан) или раздельные аноды при покры-
тии сплавом (например, медь и цинк при латунировании).
Качество покрытия и его структура зависят от многих факто-
ров. Одним из основных факторов, влияющих па структуру метал-
лического покрытия, является состав электролита. Например, осад-
ки цинка, олова и других металлов, полученные из электролитов,
состоящих из простых солей металлов, получаются крупнокристал-
лическими; осадки этих же металлов, полученные из электролитов,
содержащих комплексные соединения (щелочные, цианистые), по-
лучаются мелкокристаллическими. Для получения гладких, плот-
ных и мелкокристаллических осадков в электролиты, содержащие
простые соли, вводят различные органические соединения.
Электролиты для получения блестящих покрытий содержат осо-
бые добавки, которые называют блескообразователями.
На структуру металлического покрытия в большой степени
влияет режим электроосаждения. Повышение плотности тока спо-
41
собетвхет образованию мелкокристаллических осадков Однако по-
вышать плотность тока можно только для определенного предела,
не более предельно допустимых значений, после которых осадок
получается рыхлым, губчатым или дсндрптообразным. плохо сцеп-
ленным с поверхностью основного металла.
Повышение температуры электролита увеличивает электропро-
водность, уменьшает солевую пассивацию анодов, позволяет рабо-
тать с большей плотностью тока. Однако повышение температуры
электролита ведет к образованию крупнокристаллических осадков.
На практике используют взаимную компенсацию действий темпе-
ратуры и плотности тока: для повышения интенсивности процесса
электроосаждения применяют высокую плотность тока при повы-
ш* иных температурах.
Для ускорения процесса нанесения гальванических покрытий
электролит перемешивают, что позволяет работать с большей плот-
ностью тока.
Периодическое изменение направления тока (реверсирование)
улучшает структуру осадка. Покрытие, получаемое таким методом,
имеет мелкокристаллическую гладкую структуру вследствие перио-
дического анодного растворения микровыступов катодного покры-
тия.
К операциям обработки гальванических покры-
тий относят: осветление, пассивирование, промасливание, нанесе-
ние лакокрасочных покрытий, обезводороживание, обработку се-
ребряных покрытий от потускнения.
При обработке цинковых и кадмиевых покрытий для повышения
коррозионной стойкости и улучшения внешнего вида применяют
осветление и пассивирование этих покрытий. Пассивирование за-
ключается в погружении деталей в пассивирующий раствор с об-
разованием пассивной пленки толщиной 0 5—1 мкм.
Повышение защитных свойств окисных покрытий на сталях, ме-
ди и се сплавах осуществляют дополнительной пропиткой их мас-
лами (например, веретенным марки АУ).
Для окисных, цинковых, кадмиевых покрытий ид стали, с целью
повышения коррозионной стойкости, в некоторых случаях целесо-
образно нанесение па эти покрытия лакокрасочных материалов.
Обезводороживание применяется для пружин и деталей, кото-
рые после нанесения покрытия подвергаются механическим дефор-
мациям. Обезводороживание заключается в термической обработке
при температуре (190±10)°С в течение 2 ч.
Кроме основных операций в технологический процесс нанесения
гальванических покрытий входят и вспомогатсль тые операции, на-
пример промывка и сушка.
Промывку осуществляют между отдельными подготовительны-
ми операциями (обезжиривание, зравление, активирование) для
предотвращения переноса компонентов раствора из одной ванны
в другую па деталях и подвесках. Детали промывают после нане-
сения покрытия для удаления с них и подвесок остатков электро-
лита, а также после операций осветления и пассивирования.
42
После нанесения покрытий и окончательной промывки теплой
водой детали сушат. Быстрая и качественная сушка препятствует
возникновению на поверхности покрытия пятен и полос. Особенно
эго важно при сушке пассивированных цинковых и кадмиевых по-
крытий. При сушке из щелей и углублений удаляется влага, кото-
рая может быть причиной последующей коррозии. Сушка прово-
дится с помощью сильною потока сухого и подогретого (до темпе-
ратуры 50 -60е С) воздуха пли инфракрасного излучения.
Контрольные вопросы
1	. Какие покрытия используются в качестве защитных?
2	. Перечислите основные факторы, влияющие на структуру гальванического
покрытия.
3	Назовите основные операции процесса нанесения гальванического покры-
тия.
4	В чем сущность операции промывки?
♦
ГЛАВА V. ЗАЩИТНО-ДЕКОРАТИВНЫЕ ПОКРЫТИЯ
§ 15. Назначение и область применения медных покрытий.
Сравнительная характеристика электролитов меднения
Медные покрытия, как правило, не применяются в качестве са-
мостоятельного покрытия пи для декоративных целей, ни для за-
щиты стальных деталей от коррозии. Это связано с тем, что медь
в атмосферных условиях легко окисляется, покрываясь налетом
окислов.
Однако благодаря хорошему сцеплению осажденной меди с раз-
личными металлами медное покрытие применяется в многослойных
защитно-декоративных покрытиях в качестве промежуточного под-
слоя, а также для защиты стальных деталей от цементации.
В гальванопластике медные осадки применяются для изготовления
металлических копии, барельефов, волноводов и матриц.
Электролиты меднения подразделяют па кислые и щелочные.
Из кислых электролитов используют сернокислые и борфтори-
стоводородные. Наибольшее применение нашли серпокислые элек-
тролиты, отличающиеся простотой состава, устойчивостью и высо-
ким выходом по току (до 100%). Недостатком этих электролитов
является невозможность непосредственного покрытия стальных и
цинковых деталей вследствие контактного выделения меди, имею-
щей плохое сцепление с основным металлом. Поэтому перед мед-
нением стальных деталей в кислых электролитах их предваритель-
но медпят в цианистых электролитах или осаждают тонкий подслой
никеля. К недостаткам сернокислых электролитов относятся также
их незначительная рассеивающая способность и более грубая
структура осадков по сравнению с другими электролитами.
К щелочным электролитам меднения относятся цианистые,
пирофосфатные и другие электролиты. Цианистые медные электро-
43
литы обладают высокой рассеивающей способностью, мелкокри-
сталлической структурой осадков, возможностью непосредственно-
го меднения стальных деталей. К недостаткам относятся низкая
плотность тока и неустойчивость состава вследствие карбонизации
свободного цианида под действием двуокиси углерода воздуха.
Кроме того, цианистые электролиты характеризуются пониженным
выходом по току (не более 60—70%).
§16. Кислые электролиты меднения
Состав с с р н о к н с л о г о  э л е к т р о л и т а (г/л) и режим мед-
нения:
Медь сернокислая
Кислота серная
150—250	Температура, °C .
50—70	Плотность тока, Л/дм2 .
18—25
При перемешивании электролита сжатым воздухом можно до-
вести катодную плотность тока до 6—8 А/дм2.
Для приготовления сернокислого электролита меднения раство-
ряют медный купорос, фильтруют его в рабочую ванну и при не-
прерывном помешивании добавляют серною кислоту.
При нанесении медных покрытий из сернокислого электролита
медные аноды растворяются в основном с образованном двухва-
лентных ионов, которые, разряжаясь па катоде, осаждаются в виде
металлической меди. Однако наряду с этими процессами происхо-
дят и другие, нарушающие нормальное течение электролиза. Воз-
можно также анодное растворение с образованием одновалентных
ионов, хотя и в меньшей степени.
В электролите, омывающем металлическую медь, идет также
химическим обратимый процесс: Cu4-CiM^t2Cu+.
Накопление в растворе ионов одновалентной меди в больших
количествах приводит к сдвигу реакции влево, в результате чего
выпадает металлическая губчатая медь.
В растворе, кроме того, происходит окисление серпокислой од-
новалентной меди за счет кислорода воздуха и серной кислоты,
особенно при воздушном перемешивании: CU2SO4+I/2O2 + H2SO4-»-
-^2CuSO4+H2O. На катоде процесс заключается в разряде двухва-
лентных и одновалентных ионов меди, но в связи с тем, что кон-
центрация ионов одновалентной меди приблизительно в 1000 раз
меньше концентрации ионов двухвалентной меди, катодный про-
цесс выглядит так: Cu2++2e->Cu.
Выход по току составляет--100%.
Для получения плотного гладкого осадка в электролите необ-
ходимо присутствие серной кислоты. Серная кислота выполняет
ряд функций: значительно повышает электропроводность электро-
лита; понижает активность ионов меди, что способствует образова-
нию мелкозернистых осадков; предотвращает гидролиз сернокис-
лой закисной меди, который сопровождается образованием рыхлого
осадка закиси меди.
44
Дефекты при эксплуатации сернокислого электролита и спосо-
бы их устранения приведены в табл. 2.
2. Дефекты при эксплуатации сернокислого электролита
меднения и способы их устранения
Дефект	Причина дефекта	Способ устранения
Грубая крупнокристал- лическая структура осад- ков	Недостаток кислоты Высокая плотность тока	Добавить кислоту Снизить плотность то- ка
Шероховатые осадки	Загрязнение электролита мех а и ячеек и ми пр и м еся м и	Отфильтровать элек- тролит
Черные и коричневые полосы на покрытии	Присутствие в электроли- те примесей тяжелых метал- лов, мышьяка, сурьмы	Проработать электро- лит, при большом содер- жании примесей электро- лит заменить
Пористые,	рыхлые осадки	Наличие в электролите со- лей железа	Отфильтровать элек- тролит, проработать его током
Светлые, блестящие полосы на покрытии, осадки хрупкие	Присутствие в электроли- те органических примесей	Отфильтровать элек- тролит, проработать его током
Борфтористоводородный электролит обладает не-
сколько более высокой рассеивающей способностью, чем сернокис-
лый. Кроме того, в борфтористоводородных электролитах можно
применять высокие плотности тока. Состав электролита (г/л) и ре-
жим меднения:
Медь борфтористоводородная 35—40	Температура, °C	. . 18—25
Кислота борная .... 15—20	Плотность тока, А/дм2 . . до 10
Кислота борфторпстоводсрод-
ная ..................15—20
Электролит перемешивают сжатым воздухом или механической
мешалкой.
Для приготовления борфтористоводородного электролита в бор-
фтористоводородную кислоту небольшими порциями вводят свеже-
осажденную углекислую медь. Раствор углекислой меди готовят
подливанием подогретого концентрированного раствора соды к рас-
твору сернокислой меди при перемешивании. Полученный осадок
декантируют (сливают), промывают и растворяют в борфтористо-
водородной кислоте. В приготовленный раствор добавляют свобод-
ную борфтористоводородпую и борную кислоту до требуемого зпа-
45
чения pH (1,0—1,5). В ванну с полученным электролитом долива-
ют воду до рабочего уровня.
§ 17. Цианистые и пирофосфатные электролиты меднения
Состав цианистого электролита меднения (г/л) и режим медне-
ния:
Медь цианистая 20—30	50—70	Температура, °C	15—30	50±5
Натрий цианистый	Плотность тока,
(свободный) .	.	5—15	5—15	А/дм2 ....	0,3—0,5	1—3
При использовании плотности тока более 2 Л/дм2 необходимо
применять реверсирование тока в соотношении 10: 1. Сущность ме-
тода заключается в том, что детали в ванне подключаются то на
катод, то на анод. Переключение тока осуществляется с помощью
специальных коммутирующих устройств. Процесс характеризуется
•отношением катодной части периода к анодной. Преимуществом
такого метода является улучшение качества покрытия — осадки
меди равномернее распределяются по поверхности катода, имеют
более мелкозернистую структуру. Изменение структуры осаждае-
мой меди связано с тем, что в период подключения детали в ка-
честве анода выступающие участки поверхности растворяются бо-
лее интенсивно, вследствие чего происходит выравнивание поверх-
ности. Кроме того, прерывание роста кристаллов ведет к образова-
нию новых центров кристаллизации, и, следовательно, осадок
обладает более мелкой структурой.
Электролиз с применением реверсивного тока обеспечивает
также меньшую пористость покрытия.
Соотношение площади анодов к площади деталей нс менее 2:1.
В цианистом электролите меднения всегда должен быть избы-
ток свободного цианида, необходимого для устойчивости медного
комплекса и обеспечения растворимости анодов. При недостатке
свободного цианида на анода?; образуется окисная пленка, которая
затрудняет электролиз.
Постоянным компонентом цианистого электролита, независимо
от того, введен он или нет, является карбонат натрия, накапливаю-
щийся в результате окисления цианида кислородом воздуха, осо-
бенно при нагревании. При недостатке щелочи разложение цианида
сопровождается выделением синильной кислоты но реакции:
2\aCN + H2O-pCO2 = Na2CO3-}-3HCN. Поэтому ежедневно необхо-
димо определять содержание цианидов, быстро уменьшающееся
из-за образования карбонатов.
Приготовление цианистого электролита заключается в посте-
пенном введении цианистой меди при интенсивном перемешивании
в концентрированный раствор цианистого натрия, нагретого до
60—70° С Раствору дают отстояться, переводят в рабочую ванну
я доливают водой до рабочего уровня.
Дефекты при эксплуатации цианистых электролитов меднения
я способы их устранения приведены в табл. 3.
4 6
3. Дефекты при эксплуатации цианистых электролитов
меднения и способы их устранения
Дефект	Причина дефекта	Способ устранения
Пористые темные осад- ки, бурные газовыделе- ния	Избыток свободного циа- нида Высокая катодная плот ность тока	Добавить соли меди Снизить плотность то- ка
Белый налет на анодах	11едостаток цианистого натрия	Довести содержание цианистого натрия до 10—15 г/л
Пористые п шерохова- тые осадки	Загрязнение электролита взвешенными механически- ми частицами или анодным шламом	Отфильтровать элек- тролит Применять чехлы
Высокая пористость осадка Аноды и стенки ванны покрыты серым рыхлым налетом	Накопление в электроли- те карбонатов более 100 г/л	Выпарить электролит до половины объема, ох- ладить его до 5—10° С и декантировать. Осадок удалить
Питтинг покрытия в виде точек или блестя- щих вертикальных полос	Загрязнение электролита органическими веществами	Ввести в электролит активированный уголь в количестве 0,5 г/л
Высокопроизводительные ц ианистые э л с к т р о-
л и т ы меднения. Катодная плотность тока и катодный выход
по току в цианистых электролитах тем выше, чем меньше концент-
рация свободного цианида в электролите, но при этом анодная
плотность тока и анодный выход по току резко снижаются. Для
избежания этого в электролит вводят дспассиваторы анодов, кото-
рые позволяют снизить концентрацию свободного цианида. Элек-
тролит при этом становится более устойчивым при повышенной
температуре, что позволяет существенно повысить плотность тока.
В качестве депассиваторов используют сегнстову соль и роданид
калия. При введении сегнетовой соли необходимо вводить и щелочь
для улучшения качества покрытия. Состав высокопроизводитель-
ных цианистых электролитов меднения (г/л) и режимы меднения:
Медь цианистая		30—35	90—100
Натрий цианистый (свободный) .	. 15—20	3—4
Сегнегова соль		40—60	—
Натр едкий 		.	10—15	20—25
Качни роданистый		—	15—20
Температура, °C		60—70	60—70
Плотность тока, А/дм2		2—3	8—10
47
Для замены токсичных цианистых электролитов применяют п и-
рофосфатные электролиты меднения. Покрытия, полученные
из этих электролитов, обладают мелкокристаллической структурой,
но уступают покрытиям из цианистых электролитов по прочности
сцепления их со сталью. Рассеивающая способность пирофосфат-
ных электролитов недостаточно высока. Состав электролита (г/л)
и режим меднения:
Медь сернокислая .	.	.	30—50 Температура, °C	45—55
Натрий пирофосфорнокис-	Плотность тока, А/дм2 .	1—1,5
лый...................120—180
Натрий фосфорнокислый
двузамещенный .	.	.	60—100
Для улучшения сцепления медных покрытий из пирофосфатных
электролитов со стальными деталями рекомендуется завешивать
их под током при плотности 5—6 Л/дм2. Через 5—10 с плотность
тока снижается до рабочего значения. Это предотвращает осажде-
ние контактной меди.
Для при! отопления электролита все компоненты растворяют
отдельно в горячей воде (60—70°С), затем все растворы сливают
в рабочую ванну и доводят водой до требуемого уровня. Коррек-
тирование pH осуществляют добавлением едкого натра или орто-
фосфорной кислоты.
§18. Электролиты блестящего меднения
Кроме матовых электролитов меднения применяют электролиты
блестящего меднения, в состав которых входят блескообразова-
тели.
Наибольшее распространение получили блестящие сернокислые
электролиты с органическими добавками. Хорошие результаты да-
ют зарубежные блескообразующие добавки «Новостар» и «Юбак».
В отечественной промышленности применяют электролит блестяще-
го меднения с добавкой «ЛТИ». Осажденные из этого электролита
покрытия имеют зеркальный блеск, высокую пластичность и низ-
кие внутренние напряжения. Состав электролита (г/л) и режим
меднения:
Медь сернокислая .	. 240—250	Температура, °C	15—25
Кислота серная	.	40—60	Плотность тока, А/дм2:	
Натрий хлористый .	.	30—60	без перемешивания	2—3
Добавка «ЛТИ», мл/л .	1—5	с перемешиванием	3—4
Перемешивание электролита осуществляется сжатым воздухом.
Необходима непрерывная фильтрация электролита.
В последнее время в автомобильной промышленности применя-
ют электролит блестящего меднения с использованием блескооб-
разующей добавки Б-7211. Состав электролита (г/л) и режим бле-
стящего меднения:
48
Медь сернокислая .	. 200—250
Кислота серная .	.	. 35—70
Натрий хлористый .	. 30—40
Добавка Б-7211
Температура, °C
Плотность тока при пере-
мешивании, А/дм2 .
3—5
15—25
1-8
Покрытия, полученные из этого электролита, имеют равномер-
ный блеск и обладают низкой шероховатостью.
Для приготовления сернокислого электролита блестящего мед-
нения в дистиллированной или деионизированной воде растворяют
медный купорос, добавляют 2—3 г/л активированного угля, рас-
твор перемешивают в течение 4 ч, дают отстояться одни сутки и
фильтруют в рабочую ванну. Затем добавляют серную кислоту и
блескообразующую добавку вместе с хлористым натрием.
Корректирование электролита по блескообразователю осуществ-
ляют после пропускания через электролит 60 А-ч/л. Разовое кор-
ректирование электролита блескообразователем не должна превы-
шать 3 мл/л.
Основным дефектом при работе с электролитами блестящего
меднения является отсутствие блеска. Причинами этого могут быть
несоответствие концентраций входящих компонентов, недостаток
блескообразователя, неправильный режим работы, малая частота
качания штанг и др.
§19. Контактное меднение. Оксидирование меди
и ее сплавов
Контактное меднение применяется для покрытия неот-
ветственных деталей тонким слоем меди, а также для нанесения'
смазочного слоя меди перед штамповкой или протяжкой. Состав
раствора (г/л) и режим меднения:
Медь сернокислая .	. .	5—15
Кислота серная ....	5—15
Температура, °C ...	15—25
Время выдержки, с	5—1О
Оксидирование меди и ее сплавов применяется
для защиты от коррозии и декоративной отделки деталей. Защит-
ная способность оксидных пленок невелика, поэтому они пригодны
только для легких условий эксплуатации.
Оксидирование меди может осуществляться как химическим,,
так и электрохимическим способами. Из химических способов ок-
сидирования наибольшее распространение получили персульфатпый
и медно-аммиачный. Состав раствора меди (г/л) и режим оксиди-
рования:
Натр едкий ..... 50—60	Температура, °C . . .	60—65
Калия персульфат .	. 14—16	Время выдержки, мин . . 5
Внешним признаком окончания процесса формирования оксид-
ной пленки является начало интенсивного выделения пузырьков
кислорода. Получаемая оксидная пленка имеет глубокий черный
цвет и толщину около 1 мкм. Персульфатный раствор пригоден
только для оксидирования меди, в нем нс могут быть обработаны
большинство медных сплавов. Недостатком персульфатного раство-
4 - А И. Коротин
4»
•ра является также необходимость тщательного регулирования тем-
пературы раствора, поскольку при температуре менее 60° С ухуд-
шается качество оксидной пленки п увеличивается время оксиди-
рования, а повышение температуры ведет к разложению персуль-
фата калия. Химическое оксидирование латуни производится в
-медно-аммиачном растворе. Состав раствора (г/л) и режим хими-
ческого оксидирования:
Медь углекислая	50- 200 Температура, °C .	15—25
Аммиак водный 25%-ный,	Время выдержки, мин . 20—30
мл....................‘100—1000
Электрохимическим способом оксидирования получают бархати-
сто-черные оксидные пленки как па меди, так и на ее сплавах.
Получаемые оксидные пленки отличаются высокой механической
прочностью. Электролит отличается низкой стоимостью и стабиль-
ностью при эксплуатации, поэтому он нашел наиболее широкое
.применение в промышленности.
Состав электролита (г/л) и режим электрического оксидирова-
ния:
Натр едкий		150—200	Анодная плотность тока,	
Аммоний молибденовокис-		А/дм2		0,8—1,5
лый 		10—15	Время выдержки, мин .	10—12
Температура, °C	80—100		
.Материал катода — стальные листы.
Толщина получаемой пленки 1,0—1,2 мкм.
§ 20.	Аноды для меднения. Снятие дефектных медных покрытий
Аноды для меднения должны быть из чистой электролитической
меди марок МО, Ml. В цианистых электролитах применяют литые
аноды, а в кислых — вальцованные аноды. Перед употреблением
аноды протравливают в 5—10%-ном растворе азотной кислоты.
Используют также аноды из фосфористой меди М-1Р, выпускаемые
в форме квадратных пластинок (карточек) размерами 25Х25Х
ХЮ мм, которые засыпают в плоские решетчатые корзины. При
использовании цианистых электролитов каркас корзин выполняют
из нержавеющей стали, а для кислых — из титана. Стенки корзин
изготовляют из перфорированного винипласта. Преимуществом
фосфорсодержащих анодов является образование на их поверхно-
сти при работе тонкой пленки, препятствующей выделению ионов
одновалентной меди.
Медные аноды с содержанием фосфора от 0,03% до 0,06% реко-
мендуются для нанесения блестящих медных покрытий из серно-
кислых электролитов с блескообразующими добавками.
Все аноды должны быть помещены в чехлы из хлорвиниловой
ткани во избежание попадания анодного шлама в электролит.
Нарушение режимов осаждения ведет к получению недоброка-
чественных медных покрытий, которые можно удалять электрохи-
мическим растворением их в электролите. Состав электролита
(г/л) и режим для растворения:
.50
Хромовый ангидрид	250—300
Аммоний сернокислый .	.	50—100
Материал катода — свинец.
Температура, °C	15—25
Анодная плотность тока,
Л/дм* .......	8—10
§ 21.	Назначение и область применения никелевых покрытий.
Катодный и анодный процессы при никелировании
Никелирование применяется в машиностроении, приборострое-
нии и других отраслях промышленности. Никелем покрывают де-
тали из стали и цветных металлов для защиты их от коррозии, де-
коративной отделки, повышения сопротивления механическому
износу. Благодаря высокой коррозионной стойкости в растворах
щелочей никелевые покрытия применяют для защиты химических
аппаратов от щелочных растворов. В пищевой промышленности ни-
кель может заменять оловянные покрытия. В оптической промыш-
ленности получил распространение процесс черного никелирования.
При электрохимическом осаждении никеля на катоде протекают
два основных процесса: Ni2++2e-^Ni; 2Н++2е->112.
В результате разряда попов водорода концентрация их в при-
катодном слое снижается, т. с. электролит защелачивается. При
этом могут образовываться основные соли никеля, которые влияют
на структуру и механические свойства никелевого покрытия. Выде-
ление водорода вызывает также питтинг—явление, при котором
пузырьки водорода, задерживаясь на поверхности катода, препят-
ствуют разряду ионов никеля в этих местах. На покрытии образу-
ются ямки и осадок теряет декоративный вид. В борьбе с питтин-
гом применяют вещества, которые снижают поверхностное, натяже-
ние па границе металл — раствор.
При анодном растворении никель легко пассивируется. При нас-
еивании анодов в электролите уменьшается концентрация ионов
никеля и быстро растет концентрация ионов водорода, что приво-
дят к падению выхода по току и ухудшению качества осадков. Для
предупреждения пассивирования анодов в электролиты никелиро
вания вводят активаторы. Такими активаторами являются ионы
хлора, которые вводят в электролит в виде хлористого никеля или
хлористого натрия.
§ 22.	Сернокислые электролиты никелирования
Сернокислые электролиты никелирования получили наибольшее
распространение. Эти электролиты устойчивы в работе, при пра-
вильной эксплуатации они могут использоваться в течение несколь-
ких лет без замены.
Состав некоторых электролитов (г/л) и режимы никелирова-
ния:
4*
51
Никель сернокислый .	140—200	280—300	400—420
Натрий сернокислый .	50—70		—.
Магний сернокислый .	30—50	50—60	—
Кислота борная .	25—30	25—43	25—40
Натрий хлористый	5—10	5—10	—-
Натрий фтористый .	—	——	2—3
Температура, °C .	15—25	30—40	50—60
Плотность тока, А/дм2 .	0.5—0,8	2—4	5—10
pH		5,0—5,5	3—5	2—3
Перемешивание .	не обяза-	обяза-	обяза-
	тельно	тельно	тельно
Непрерывная фильтрация	не обяза-	не обяза-	обяза-
	тельно	тельно	тельно
Сернокислый натрий и сернокислый магний вводят в электро-
лит для повышения электропроводности раствора. Проводимость
растворов натрия выше, но в присутствии сернокислого магния по-
лучаются более светлые, мягкие и легко полируемые осадки.
Никелевый электролит очень чувствителен даже к небольшим
изменениям кислотности. Для поддержания величины pH в требуе-
мых пределах необходимо применять буферные соединения. В ка-
честве такого соединения, препятствующего быстрому изменению
кислотности электролита, применяют борную кислоту.
Для облегчения растворения анодов в ванну вводят хлористые
соли натрия.
Для приготовления сернокислых электролитов никелирования
необходимо растворить в отдельных емкостях в горячей воде все
компоненты. После отстаивания растворы фильтруют в рабочую
ванну. Растворы перемешивают, проверяют pH электролита и при
необходимости корректируют 3%-ным раствором едкого натра или
5%-пым раствором серной кислоты. Затем электролит доводят во-
дой до требуемого объема. При наличии примесей необходимо пе-
ред началом эксплуатации электролита произвести его проработку,
так как никелевые электролиты чрезвычайно чувствительны к по-
сторонним примесям как органическим, так и неорганическим.
Дефекты при эксплуатации сернокислых электролитов никели-
рования и способы их устранения приведены в табл. 4.
При никелировании применяют горячекатаные, аноды марок
НПА-1, НПА-2, а также непассивирующиеся аноды марки НПНА.
Применяют также аноды в форме пластинок (карточек), которые
загружают в зачехленные титановые корзины.* Карточные аноды
способствуют равномерному растворению никеля. Во избежание
загрязнения электролита анодным шламом никелевые аноды сле-
дует заключать в чехлы из ткани «хлорин» или «бельтинг», кото-
рые предварительно обрабатывают 2—10%-ным раствором соляной
кислоты.
Отношение анодной поверхности к катодной при электролизе
2:1.
Никелирование мелких деталей осуществляют в колоколь-
ных и барабанных ваннах. При никелировании в коло-
кольных ваннах применяют повышенное содержание хлористых со-
лей в электролите для предотвращения пассивации анодов, кото-
52
4. Дефекты при эксплуатации сернокислых электролитов
никелирования и способы их устранения
Дефект	Причина дефекта	Способ устранения
Никель не осаждается. Обильное выделение во- дорода	Низкое значение pH	Откорректировать pH 3%-ным раствором едко- го натра
Частичное покрытие никелем	Плохое обезжиривание деталей Неправильное расположе- ние анодов Детали взаимно экраниру- ют друг друга	Улучшить подгоювку Равномерно распреде- лить аноды Изменить расположе- ние деталей в ванне
Покрытие имеет серый цвет	Наличие в электролите со- лей мели	Очистить электролит от меди
Хрупкое, растрескива- ющееся покрытие	Загрязненwe электролита органическими соединения- ми Наличие примесей железа Низкое значение pH	Обработать электролит активированным углем и проработать током Очистить электролит от железа Откорректировать pH
Образование питтинга	Загрязнение электролита органическими соединениями Низкое назначение pH Слабое перемешивание	Проработать электро- лит Откорректировать pH Усилить перемешивание
Появление черных или коричневых полос на по- крытии	Наличие примесей цинка	Очистить электролит от цинка
Образование дендри- тов на кромках детален	Высокая плотность тока Чрезмерно продолжитель- ный процесс никелирования	Снизить плотность тока Двести промежуточный радслой меди или умень- шить время электролиза 9
Аноды покрыты корич- невой или черной плен- кой	Высока анодная плотность тока Мала концентрация хло- ристого натрия	Увеличить поверхность анодов Добавить 2—3 г/л хло- ристого натрия
рая может возникать из-за несоответствия поверхности анодов и
катодов, вследствие чего концентрация никеля в электролите пони-
жается и уменьшается значение pH Оно может достигнуть таких
пределов, при которых вообще прекращается осаждение никеля.
Недостатком при работе в колоколах и барабанах является
53
также большой унос электролита с деталями из ванны. Удельные
нормы потерь при этом составляют от 220 до 370 мл/м2.
§ 23.	Борфтористоводородные и сульфаминовые
электролиты никелирования. Черное никелирование
При использовании борфтористоводородных электролитов нике-
лирования можно применять высокие плотности тока. Борфтористо-
водородпые электролиты незначительно отличаются по рассеиваю-
щей способности от сернокислых, по обладают лучшими буферны-
ми свойствами. Никелевые покрытия, получаемые из этих электро-
литов, светлые, эластичные и имеют хорошее сцепление с основным
металлом. При толщине свыше 30 мкм покрытие из борфтористо-
водородного электролита по имеет пор. Состав электролита (г/л)
и режим никелирования:
Никель борфтористоводо-
родный ................... 300—400
Кислота борная .	.	15—30
Никель хлористый .	.	.	10—15
Антипиттииговая добавка
«Прогресс», мл/л .	.	. 0,2—0,5
Температура, °C	15—25
Плотность тока, А/дм2 . до 20
Из сульфаминовых электролитов никелирования получаются
покрытия с низкими внутренними напряжениями. Сульфампновые
электролиты мало чувствительны к загрязнению, отличаются про-
стотой состава, однако склонны к питтингообразовапию, для пре-
одоления чего необходимо вводить в электролит антипиттинговые
добавки. Состав электролита (г/л) и режим никелирования:
Никелевая соль сульфами-
новой кислоты .	.	.	. 300—400
Кислота борная .	.	. 25—30
Натрий хлористый ...	15
Добавка «Прогресс», мл/л 3
Температура, °C	25—60
Плотность тока, А/дм2 .	.	4—15
Черное никелирование применяют в оптической и дру-
гих отраслях промышленности. Покрытия из черного никеля обла-
дают низкой коррозионной стойкостью, плохим сцеплением с по-
крываемыми деталями, поэтому при осаждении черного никеля
требуется предварительное меднение или никелирование. Толщина
слоя черного никеля обычно не превышает 0,5 мкм. Состав элек-
тролита (г/л) и режим никелирования:
Никель сернокислый
Аммоний сернокислый .
Цинк сернокислый .
Аммоний роданистый .
. 50
. 15
. 25
. 15
Кислота лимонная .
Температура, °C
Плотность тока, А/дм2 .
PH....................
1—2
20±5
0,25—0,5
5,2—5,5
§ 24.	Электролиты блестящего никелирования
Для защитно-декоративной отделки деталей широко применяют
блестящие и зеркальные никелевые покрытия, получаемые непо-
средственно из электролитов с блескообразующими добавками. Со-
став электролита (г/л) и режим никелирования:
51
Никель сернокислый
Никель хлористый
Кислота борная .
Сахарин
1,4-бути1тдиол, мл/л
280—300
50—60
25—40
1—2
0.15—0,18
Фталимид .	.	.	.
Температура, °C .
Плотность тока, А/дм2
PH..................
0,02- 0,04
50—60
3—8
4—4,8
Для получения блестящих никелевых покрытий используют так-
же электролиты с другими блескообразующими добавками: хлор-
амина Б, пропаргилового спирта, бензосульфамида и др.
При нанесении блестящего покрытия необходимо интенсивное
перемешивание электролита сжатым воздухом желательно в соче-
тании с качанием катодных штанг, а также непрерывная фильтра-
ция электролита.
Электролит приготовляют следующим образом. В дистиллиро-
ванной или деионизированной горячей (80—90°С) воде растворяют
при перемешивании серпокислый и хлористый никель, борную кис-
лоту. Доведенный водой до рабочего объема электролит подверга-
ют химической и селективной очистке. Для удаления меди и цинка
электролит подкисляют серной кислотой до pH 2—3, завешивают
катоды большой площади из рифленой стали и прорабатывают
электролит в течение суток при температуре 50—60 С, перемеши-
вая сжатым воздухом. Плотность тока 0,1—0,3 А/дм2. Затем pH
раствора доводят до 5,0—5,5, после чего в него вводят перманганат
калия (2 г/л) или 30%-ный раствор перекиси водорода (2 мл/л).
Раствор перемешивают в течение 30 мин, добавляют 3 г/л активи-
рованного угля, обработанного серной кислотой, и перемешивают
электролит 3—4 с помощью сжатого воздуха. Раствор отстаивается
6—12 ч, затем фильтруется в рабочую ванну.
В очищенный электролит вводят блескообразователи: са-
харин и 1,4-бутнндиол — непосредственно, фталимид — предвари-
тельно растворив в небольшом количестве электролита, подогрето-
го до 70—80е С. Доводят pH до требуемого значения и приступают
к работе. Расход блескообразователей при корректировании элек-
тролита составляет: сахарин 0,01—0,012 г/(А-ч); 1,4-бутиндиол
(35с/о-ный раствор) 0,7—0,8 мл/(А-ч); фталимид 0,003—
0,005 г/(А-ч).
Дефекты при эксплуатации электролита блестящего никелиро-
вания и способы их устранения приведены в табл. 5.
5. Дефекты при эксплуатации электролита блестящего
никелирования и способы их устранения
Дефект
Причина дефекта
Способ устранения
Недостаточный
покрытия
блеск
Мала концентрация бле-
скообразователей
Не выдерживается задан-
ная плотность тока и pH
Ввести блескообразо-
ватели
Отрегулировать плот-
ность тока и pH
55
П родолжение
Дефект	Причина дефекта	Способы устранения
Темный цвет покрытия, темные пятна	В электролите имеются примеси тяжелых металлов	Произвести селектив- ную очистку электролита при низкой плотности то- ка
Питтинг	Наличие в электролите примесей железа Недостаточное перемеши- вание Низкая температура элек- тролита	Очистить электролит и ввести ептиппттинговую добавку «Прогресс» Увеличить воздушное перемешивание Повысить температуру электролита
Хрупкие осадки	Загрязнение электролита органическими соединения- ми Пониженное содержание 1,4-бутпндиола	Очистить электролит активированным углем Ввести добавк\т 1,4-бу- гиндиола
§ 25. Химическое никелирование
Наряду с электролитическим никелированием широко применя-
ют процесс химического никелирования, основанный на восстанов-
лении никеля из водных растворов с помощью химического восста-
новителя. В качестве восстановителя используют гипофосфит нат-
рия.
Химическое никелирование применяют для покрытия никелем
деталей любой конфигурации. Химически восстановленный никель
обладает высокой коррозионной стойкостью, большой твердостью
и износостойкостью, которые могут быть значительно повышены
при термической обработке (после 10—15 мин нагрева при темпе-
ратуре 400° С твердость химически осажденного никеля повышает-
ся до 8000 МПа). При этом возрастает и прочность сцепления. Ни-
келевые покрытия, восстановленные гипофосфитом, содержат до
15% фосфора. Восстановление никеля гипофосфитом протекает по
реакции NiCl2+NaH2PO24- Н2О->ПаН:>РОз + 2НС1+ Ni.
Одновременно происходит гидролиз гипофосфита натрия. Сте-
пень полезного использования гипофосфита принимают около 40%.
Восстановление никеля из его солей гипофосфитом самопроиз-
вольно начинается только на металлах группы железа, которые ка-
тализируют этот процесс. Для покрытия других каталитически не-
активных металлов (например, меди, латуни) необходим контакт
этих металлов в растворе с алюминием или другими более электро-
отрицательными, чем никель, металлами. Для этой цели использу-
ют активирование поверхности обработкой ее в растворе хлористо-
56
го палладия (0,1—0,5 г/л) в течение 10—60 с. На некоторых метал-
лах, таких, как свинец, олово, цинк, кадмий, никелевое покрытие
не образуется даже при использовании методов контактирования
и активирования.
Химическое осаждение никеля возможно как из щелочных, так
и из кислых растворов. Щелочные растворы характеризуются высо-
кой стабильностью и простотой корректировки. Состав раствора
(г/л) и режим никелирования:
Никель хлористый .	. 20—30	Аммиак водный 25-ный, мл/л	70—100
Натрия гипофосфит .	. 15—25	pH		8—9
Натрий лимоннокислый .	. 30—50	Температура, °C .	80—90
Аммоний хлористый .	. 30—40	Скорость осаждения, мкм/ч	10—15
Покрытия, полученные в кислых растворах, отличаются мень-
шей пористостью, чем из щелочных растворов (при толщине выше
12 мкм покрытия практически беспористые). Из кислых растворов
химического никелирования рекомендуется следующий состав (г/л)
и режим никелирования:
Никель сернокислый
Натрий уксуснокислый .
Натрия гипофосфит .
Тиомочевина
. 20—30
. 10—15
. 20—25
. 0,03
Кислота уксусная (ледя-
ная), мл/л................6—10
pH........................4,3—5,0
Температура,	°C	85—95
Скорость осаждения, мкм/ч 10—15
Химическое никелирование осуществляют в стеклянных, фар-
форовых или железных эмалированных ваннах. В качестве мате-
риала подвесок применяют углеродистую сталь.
В последнее время химическим путем наносят покрытие сплава
никель — бор с использованием в качестве восстановителя борсо-
держащих соединений — борогидрида натрия и диметилбората, ко-
торые обладают более высокой восстановительной способностью
по сравнению с гипофосфитом.
Полученные покрытия сплавом никель — бер имеют высокую из-
носостойкость и твердость.
§ 26. Многослойное никелирование
Многослойное никелирование применяется для повышения кор-
розионной стойкости никелевых покрытий по сравнению с одно-
слойными покрытиями. Это достигается последовательным осажде-
нием слоев никеля из нескольких электролитов с различными фи-
зико-химическими свойствами покрытия. К многослойным никеле-
вым покрытиям относятся: би-никель, три-никель, сил-пикель.
Коррозионная стойкость покрытий би-никель в 1,5—3 раза вы-
ше однослойных покрытий. Их целесообразно применять вместо
однослойных матовых и блестящих никелевых покрытий. Для до-
стижения высокой коррозионной стойкости первый слой никеля
(матовый или полублестящин), составляющий нс менее */2—2/з об-
щей толщины покрытия, осажденный из стандартного электролита,
практически не содержит серы. Второй слой никеля осаждают из
57
электролита блестящего никелирования; сера, содержащаяся в ор-
ганических блескообразователях, входит в состав никелевого по-
крытия, при этом электродный потенциал второго блестящего слоя:
сдвигается на 60—80 мВ в сторону электроотрицательных значений
по отношению к первому слою. Таким образом, блестящий слой
никеля становится анодом в гальванической парс и защищает пер-
вый слой от коррозии.
Трехслойпое никелирование обладает самой высокой коррозион-
ной стойкостью. При этом методе после осаждения первого слоя
никеля из того же электролита, что и при двухслойном никелиро-
вании, осаждается средний слой никеля из электролита, в состав»
которого входит специальная серосодержащая добавка, обеспечи-
вающая включение большого количества серы (0,15—0,20%) в со-
став промежуточного слоя никеля. Затем наносится третий верх-
ний слой из электролита для получения блестящих покрытий. При
этом промежуточный слой, приобретая самый электроотрицатель-
ный потенциал, предохраняет контактирующие с ним слои никеля
от коррозии.
В автомобильной промышленности применяют двухслойное ни-
келирование типа сил-никель. Первый слой никеля наносится из
электролита блестящего никелирования. Затем детали переносят
во второй электролит, где происходит осаждение сил-никсля. В со-
став этого электролита вводят токопепроводящнй высокодисперс-
ный порошок каолина в количестве 0,3 —2,0 г/л. Температура
50—60°С, плотность тока 3—4 А/дм2. Процесс ведут без непрерыв-
ной фильтрации. Для обеспечения равномерного распределения
частиц каолина по всему объему электролита применяют интенсив-
ное воздушное перемешивание. Слой сил-пикеля повышает износо-
стойкость покрытия и обладает высокой коррозионной стойкостью»
Сил-никель применяют как последний слой перед хромом в за-
щитно-декоративном покрытии. Вследствие высокой дисперсности
инертных частиц топкий слой сил-никеля (I—2 мкм) не меняет
декоративного вида блестящей никелированной поверхности, а при
послед) ющем хромировании позволяет получить микропористый
хром, что увеличивает коррозионную стойкость покрытия.
Снятие дефектных никелевых покрытий производится анодным
растворением никеля в электролите, состоящем из серной кислоты,
разбавленной до плотности 1,5—1,6-103 кг/м3. Температура
15—25° С, анодная плотность тока 2—5 А/дм2. *
§ 27. Назначение и область применения хромовых покрытий
Хромирование применяется для зашиты металлов от коррозии
и для декоративной отделки поверхности изделий. Химически стой-
кие хромовые покрытия обладают значительной пористостью и без
подслоя нс обеспечивают надежной защиты железа от коррозии,
так как в гальванопаре железо — хром железо является анодом.
Поэтому обычно хромовые покрытия осаждают на предварительно
нанесенные слои меди толщиной 20—40 мкм и никеля 10—15 мкм.
58
Осажденный на поверхность блестящих медных и никелевых по-
крытий хром, несмотря па малую толщину слоя, значительно по-
вышает их коррозионную стойкость и придаст поверхности изделий
красивый внешний вид.
Высокая твердость, низкий коэффициент трения, жаростойкость
и хорошая химическая устойчивость обеспечивают деталям, покры-
тым хромом, высокую износостойкость в особо тяжелых условиях
эксплуатации. Хромирование широко применяют для повышения
твердости и износостойкости различного мерительного и режущего
инструмента, трущихся деталей приборов и машин. Большой эф-
фект дает хромирование пресс-форм при изготовлении изделий из
пластмасс. Хромирование применяется
жателей; хотя коэффициент отра-
также в производстве отра-
жения света у хрома несколько ни-
же, чем у серебра, он сохраняет
блеск в течение длительного време-
ни. В зависимости от назначения из-
делий толщина хромового покрытия
колеблется от 5 мкм до нескольких
сотен.
В зависмости от режима элск-
троосажчения могут быть получены
хромовые покрытия с различными
свойствами (рис. 45):
при температуре 65—80° С и
сравнительно невысоких плотностях
тока (15—25 А/дм2) осаждается
А/дмс
50 60 70 °C
Рис. 45. Диаграмма свойств
хромовых покрытий в зави-
симости от температуры и
плотности тока
эластичное и бсспорпстое покрытие,
так называемый «молочный хром»,
отличающееся невысокой твер-
достью;
при температуре 45—60° С и средних значениях плотностей тока
(30—100 Л/дм2) хромовое покрытие обладает зеркальным блеском
п имеет наивысшую твердость и износостойкость;
при низких температурах (до 40еС) и высокой плотности тока
прел сходит осаждение хромовых покрытий серого цвета, характе-
ризу ощпхея высокой твердостью и хрупкостью.
§ 28. Стандартный электролит хромирования
Для получения твердых блестящих покрытий применяют сле-
дующий состав электролита (г/л) и режим хромирования:
Ангидрид хромовый	.	.	150—250	Плотность тока, А/дм2 .	.	15—50
Кислота серная .	.	.	1,5—2.5	Выход по току, % •	•	•	12—13
Тем ература, °C	45—60
Качество получаемых хромовых покрытий зависит от соотноше-
ния количества хромового ангидрида и серной кислоты. Величина
его должна быть 100:1. Уменьшение отношения (50:1) приводит
к ухудшению рассеивающей и кроющей способности. Для обеспе-
чения хорошей прочности сцепления следует выдержать детали в
ванне без тока для того, чтобы они приняли температуру электро-
лита и в начальный момент хромирования дать так называемый
«толчок тока» на 0,5—1 мин, повысив плотность тока в 2—3 раза
по сравнению с рабочей, а затем плавно снизить ее до нормального
значения.
Увеличение трехвалептного хрома в электролите приводит к
ухудшению качества покрытия, которые становятся темными и
хрупкими. Примеси железа влияют примерно так же, как и трех-
валентный хром. Очень вредной примесью является азотная кисло-
та. При содержании ее в количестве 1 г/л необходимо значительно
повышать плотность тока, а при увеличении — нормальное прове-
дение процесса хромирования уже невозможно.
При хромировании применяют аноды из чистого свинца марки
С1 или сплава свинца с 4—6% сурьмы марки ССУ1. Аноды изго-
6.	Дефекты при эксплуатации электролита
хромирования и способы их устранения
Дефект
Причина дефекта
Способ устранения
На деталях имеются
незахромированные уча-
стки
Коричневые пятна на
покрытии
Дендриты хрома на
углах и острых кромках
Отслаивание покры-
тия
Матовые осадки, труд-
на полируемые
Темные осадки, раство-
рение свинцовой обклад-
ки ванны
Низкая плотность тока
Взаимное экранирование
деталей
Примеси железа
Недостаток серной кисло-
ты
Избыток трехвалептного
хрома
Высокая плотность тока
на острых краях
Плохая подготовка по-
верхности деталей
Перерыв тока в процессе
хромирования
Недостаточный прогрев
деталей перед хромировани-
ем
Низкая температура элек-
тролита
Высокая плотность тока
Недостаток хромового ан-
гидрида
Примеси железа
Наличие азотной кислоты
в электролите
Дать толчок тока в на-
чале процесса
I Тзменить положение
деталей в ванне
Заменить часть элек-
тролита новым
Добавить серную кис-
лоту
Проработать электро-
лит под током при боль-
шой поверхности анодов
Закруглить края, уста-
новить специальные экра-
ны
Улучшить подготовку
Предотвратить переры-
вы тока
• Прогреть детали
Повысить температуру
электролита
Снизить плотность то-
ка
Добавить хромовый
ангидрид
Проработать электро-
лит
Заменить электролит
60
товляют из стержней диаметром 10—15 мм или листов. Раствори-
мые аноды применять нецелесообразно, так как хром растворяется*
преимущественно в виде трсхвалентных ионов. Отношение между
поверхностью анодов и катодов должно находиться в пределах от
1:2 до 2:3. Свинцовые аноды в процессе работы покрываются
слоем хромовокислого свинца, затрудняющего работу. Поэтому
ежедневно рекомендуется очищать их стальными щетками. В пере-
рывах между работой аноды вынимают из ванны и погружают
в воду.
Дефекты при эксплуатации электролита хромирования и спосо-
бы их устранения приведены в табл. 6.
Для приготовления стандартного электролита-
хромирования раздробленные куски хромового ангидрида загружа-
ют в ванну с водой, подогретой до 60—80 С. Растворение хромо-
вого ангидрида ведут при тщательном перемешивании. Так как
технический хромовый ангидрид всегда содержит некоторое коли-
чество серной кислоты, то перед введением в ванну серной кислоты*
необходимо произвести анализ на се содержание. После проведе-
ния анализа добавляют недостающее количество серной кислоты
и прорабатывают электролит под током.
Процесс хромирования протекает с сильным газовыдслением,
при котором через бортовые отсосы улетучиваются мельчайшие
капли электролита в виде тумана. В качестве мер по борьбе с ис-
парением электролита применяют поплавки из полиэтилена, поли-
хлорвинила или другого химически стойкого вещества. Слой по-
плавков снижает потери электролита, так как пузырьки газа задер-
живаются и лопаются па поверхности поплавков. При этом слой*
поплавков уменьшает также расход энергии па подогрев электро-
лита, предохраняя зеркало электролита от остывания. В последнее
время для этой же цели применяют специальную добавку «хро-
мин», которая создает тонкий слой пены на поверхности электро-
лита, препятствуя его испарению.
§ 29.	Саморегулирующийся и тетрахроматный
электролиты хромирования
Стандартный электролит хромирования имеет некоторые недо-
статки. Он очень чувствителен к колебанию температуры, допуская
незначительное отклонение (±2° С) от рабочего режима процесса.
Необходимо также поддерживать постоянную плотность тока и
следить за соотношением между концентрациями хромового ангид-
рида и серной кислоты, что связано с частой корректировкой элек-
тролита.
Эти недостатки устраняют в саморегулирующемся электролите*
с автоматически регулируемой концентрацией сульфат-ионов. Суль-'
фат-ион ы вводят в электролит в виде трудпорастворимого сульфата’
стронция, взятого в избытке, с тем чтобы часть его находилась-
в виде осадка на дне ванны. По мерс уменьшения концентраций
ионов SO42- в растворе осадок растворяется, пополняя убыль этих-
61
йонов. Концентрация сульф ат-ионов является постоянной и состав-
ляет 2,5 г/л. Состав электролита (г/л) и режим хромирования:
Ангидрид хромовый
Стронций сернокислый
Калий кремнефтористово-
дородный ................
260—300
5,5-6,5
18—20
Температура, °C
Плотность тока, Л/дм2 .
Выход по току, % .
55—G5
40—80
17—19
Электролит мало чувствителен к колебанию температуры и
плотности тока и позволяет получать хромовые покрытия с произ-
водительностью в 1,5 раза выше, чем в стандартном. Введение в
электролит кремнефторида калия способствует стабильности элек-
тролита, однако наличие ионов фтора приводит к быстрому разру-
шению свинцовой футеровки хромовых ванн. Поэтому взамен свин-
ца ванны футеруют керамикой, пентапластом и другими стойкими
материалами толщиной 2—3 мм. Из за разрушающего действия
саморегулирующегося электролита аноды изготовляют нс из чисто-
го свинца, а из свиниово-оловянного сплава с содержанием олова
до 10%. Так как этот электролит оказывает растравливающее дей-
ствие па поверхность стальных деталей, особенно па внутренние
полости и отверстия, то сложнопрофилировапные детали не реко-
мендуется покрывать в саморегулирующихся электролитах.
Разработан саморегулирующийся электролит с добавкой препа-
рата ДХТИ-10, который значительно повышает кроющую и рассеи-
вающую способности электролита.
Из электролитов, не требующих нагревания, применяют тетра-
хромат п ы н э л е к т р о л и г хромирования. Этот электролит
имеет повышенную рассеивающую и кроющую способности и обла-
дает высоким выходом по току. В нем можно покрывать сложно-
профилированные детали без вспомогательных анодов. Состав
электролита (г/л) и режим хромирования-
Ангидрид хромовый	.	.	350—400	Температура, °C	15—25
Кислота серная .	.	.	2,5—3,0	Плотность тока, \/дм2	.	.	40—80
Натр едкий.......... 40—60	Выход по току, % .	.	.	25—30
За счет связывания большей части хромовой кислоты едким
натром агрессивность электролита резко снижается, и в нем можно
непосредственно хромировать детали из стали, латуни, цинковых
-сплавов и др. Поскольку плотность тока в тетрахроматпых элек-
тролитах высокая, необходимо интенсивное охлаждение его, с тем
чтобы температура электролита не превышала 25° С.
Покрытие, полученное из тстрахроматпого электролита, имеет
низкие внутренние напряжения и пониженную пористость, вследст-
вие чего они могут применяться для защиты основного металла б з
подслоя меди и никеля.
Недостатком тетрахроматного электролита является низкая
твердость покрытия (3500—4000 МПа), что не позволяет исполь-
зовать их для защиты трущихся деталей от механического износа.
Кроме тою, тетрахроматные электролиты нецелесообразно исполь-
зовать для декоративной отделки, так как осадки хрома получают-
ся серыми, матовыми и доведение их до высокого блеска с по-
мощью полирования связано с большой трудоемкостью.
52
Для приготовления тстрахроматпого электролита растворяют
необходимое количество хромового ангидрида в воде и определяют
содержание сульфатов в растворе. В отдельной емкости растворя-
ют едкий натр и осторожно приливают его к раствору хромового
ангидрида. После охлаждения раствора в него вводят недостающее
количество серной кислоты Электролит требует проработки под
током.
§ 30.	Интенсификация процесса хромирования.
Снятие дефектных хромовых покрытий
Для повышения скорости процесса приме 1яюг хромирование в
проточном электролите и в ультразвуковом иоле. Эти методы поз-
воляют значительно увеличить рабочие плотности тока и получить
осадки хорошего качества с более высоким выходом по току.
Хромирование в проточном электролите. Допустимый предел
плотности тока при хромировании в проточном электролите зави-
сит от скорости протекания электролита и расстояния между ано-
дом и катодом. Чем больше скорость протекания электролита и
расстояние между электродами, тем выше предел плотности тока.
Состав электролита (г/л) и режим хромирования:
Ангидрид хромовым .150
Кислота серная .	.1,5
Расстояние между электро-
дами, мм .... 2,5
Скорость протекания элек-
тролита, см/с .	.	.	.
Плотность тока, А/дм2
10—100*
60—160
Хромирование в ультразвуковом поле. Наложение ультразвуко-
вого поля в процессе хромирования повышает плотность тока до
200 А/дм2, улучшает кроющую способность электролита. При хро-
мировании в стандартном электролите при плотности тока
100—200 Л/дм2 и температуре 50—60° С с наложением ультразву-
кового поля интенсивностью 2—3 Вт/см2 пол* чают осадки повы-
шенной твердости и высоким выходом по току. При хромировании
в тетрахроматиом электролите с добавками солей кальция при
плотности тока до 200 А/дм2 и интенсивности ультразвукового поля
1,0—1,5 Вт/см2 получаются осадки с микротвердостью
6 000—11 000 МПа; выход по току при этом составляет 40%- При-
менение ультразвука рекомендуется также при непосредственном
хромировании алюминиевых сплавов без промежуточного подслоя.
Удаление дефектных хромовых п о к р ы т и й с.
поверхности детали осуществляют несколькими способами: х и м и-
ческим растворением хромового покрытия нанесенного на де-'
тали из стали, меди, латуни, никеля в 10—20%-ном растворе соля-
ной кислоты, по при этом подтравливается сталь; электрохи-
м и ч е с к и м растворением хромового покрытия с детален из ста-
ли, латуни и меди в 10—15%-ном растворе едкого натра при
анодной плотности тока 10—20 А/дм2 и температуре 25—30° С.
В качестве катода применяют сталь. Электролит не действует па
сталь. Для снятия хромового покрытия с алюминия и цинковых
63
сплавов вместе с подслоем никеля рекомендуется анодное раство-
рение в 60%-пом растворе серной кислоты с добавкой глицерина
при плотности тока 5—10 А/дм2.
§ 31.	Область применения железных покрытий.
Состав ванн и режим работы
В промышленности железнение применяется для восстановле-
ния размеров изношенных стальных деталей. Скорость наращива-
ния железа высока и достигает 0,5 мм/ч. Для повышения поверх-
ностной твердости и износоустойчивости детали после железнения
подвергают цементации. В некоторых случаях производят предва-
рительное железнение чугунных деталей для улучшения сцепления
с цинковыми и оловянными покрытиями. Железнение применяют
также и в полиграфической промышленности для повышения изно-
состойкости медных клише, различных стереотипов и т. д.
Достоинством железнения является малая стоимость реактивов,
а также незначительная вредность электролитов. Для железнения
применяют хлористые и сернокислые электролиты.
Хлористые электролиты железнения с использованием
высокой скорости наращивания широко применяют для восстанов-
ления деталей, имеющих большой износ. Состав электролита (г/л)
и режим железнения:
Железо хлористое . . . 200—250	Температура, °C	60—70
Кислота соляная . . . 2—3	Плотность тока, А/дм2 . . 20—40
Материал анодов — сталь 10 или сталь 20. Отношение площади
анодов к площади катодов 2:1.
Аноды следует помещать в чехлы из хлорина или стеклоткани.
В перерывах между работой аноды необходимо вынимать из ванны
во избежание их химического растворения. Стальные детали перед
покрытием подвергают анодному травлению в течение 1—2 мин
в электролите, состоящем из раствора серной кислоты с концентра-
цией 350—360 г/л и 10—15 г/л железного купороса. Анодная плот-
ность тока 40—60 А/дм2. Катоды из свинца или стали Х18Н10Т.
Затем детали выдерживают в электролите железнения без тока
в течение 1—3 мин для разрушения пассивной пленки. Начальная
плотность тока нс должна превышать 5 А/дм2, а затем постепенно
повышают се до рабочего значения.
С повышением температуры улучшается качество осадков —
они становятся более мягкими и эластичными. При использовании
высоких плотностей тока необходимо механическое перемешивание
электролита (перемешивание сжатым воздухом недопустимо из-за
окисления F2+ в F3+).
Электролит для железнения должен быть прозрачным и иметь
зеленый пвет. Пожелтение электролита свидетельствует о накопле-
нии ионов трехвалентного железа, которые необходимо восстанав-
ливать до двухвалентного введением железных стружек и прора-
боткой электролита под током.
64
Для приготовления хлористого электролита железнения необ-
ходимо получить хлористое железо восстановлением хлорного же-
леза или растворением железной стружки в соляной кислоте. Для
этого чистую, обезжиренную стружку низкоуглеродистой стали рас-
творяют в разбавленной соляной кислоте. После окончания реак-
ции раствору дают отстояться, после чего его фильтруют в рабочую
ванну.
Из сернокислых электролитов получают гладкие,
светло-серые осадки, не склонные к питтингообразованию. Осадки
отличаются твердостью и значительной хрупкостью, что объясняет-
ся способностью железного покрытия, полученного из холодных
сернокислых электролитов, поглощать водород. Сернокислые
электролиты применяют в основном для повышения износостойко-
сти стереотипов, где толщина слоя железного покрытия незначи-
тельна. Состав электролита (г/л) и режим железнения:
Железо сернокислое	.	.	200—250	Температура, °C	15—25
Калий сернокислый	.	.	100—150	Плотность тока, А/дм2	.	3—10
Кислота щавелевая . . 1—4
Приготовление сернокислого электролита железнения заключа-
ется в растворении всех компонентов, перемешивания электролита
и фильтрации его в рабочую ванну.
Дефекты при эксплуатации электролитов железнения и спосо-
бы их устранения приведены в табл. 7.
7.	Дефекты при эксплуатации электролитов
железнения и способы их устранения
Дефект
Причина дефекта
Способ устранения
Отслаивание и растре-
скивание покрытия
Покрытие темное
Покрытие хрупкое
Покрытие шероховатое
Плохая подготовка перед
покрытием
Перерыв тока в процессе
осаждения
Избыток кислоты
Наличие ионов трехва-
лентного железа, меди и
хрома
Низкая температура элек-
тролита
Наличие ионов трехва-
лентного железа
Наличие органических
примесей
Недостаток кислоты
Повышенная плотность
тока
Загрязнение электролита
анодным шламом
Улучшить подготовку
Устранить причины
прерывания тока
Нейтрализовать элек-
тролит 3%-ным раство-
ром едкого натра
Проработать электро-
лит под током при ка-
тодной плотности тока
0,8—1,5 А/дм2
Подогреть электролит
Проработать электро-
лит под током
Отфильтровать элек-
тролит через активиро-
ванный уголь и прорабо-
тать его под током
Добавить кислоту
Снизить плотность тока
Зачистить аноды и по-
местить их в чехлы. От-
фильтровать электролит
5 — А. И. Коротин
65
Контрольные вопросы
1	Какова роль серной кислоты в серпокислом электролите меднения?
2	. Что такое реверсирование тока и для чего оно применяется?
3	Назовите вредные примеси при никелировании и методы их устранения,
4. Для чего используют многослойное никелирование?
5. Расскажите об особенностях процесса хромирования.
ГЛАВА VI. ЗАЩИТНЫЕ ПОКРЫТИЯ
§ 32.	Свойства и область применения цинковых покрытий
Цинкование стальных деталей для защиты их от коррозии явля-
ется самым распространенным видом покрытия. Цинк имеет более
электроотрицательный потенциал по сравнению с железом. В обра-
зующейся гальванической паре железо — цинк слой цинка служит
анодом и, следовательно, разрушению подвергается покрытие, а ос-
новной металл сохраняется, поэтому цинковые покрытия обеспечи-
вают эффективную электрохимическую защиту черных металлов
от коррозии. Цинком покрывают стальные листы, проволоку, де-
тали машин, крепежные детали, водопроводные трубы и т. д.
Практическое применение находят следующие способы нанесе-
ния цинкового покрытия: погружение деталей в расплавленный
цинк (горячий способ); цементация или термодиффузия, металли-
зация распыленным металлом, контактное осаждение цинка, элек-
тролитическое осаждение цинка.
При горячем способе покрываемые детали погружают
в ванну с расплавленным цинком и выдерживают в ней определен-
ное время. При этом на поверхности детали удерживается слой
расплавленного металла, который на воздухе затвердевает и обра-
зует цинковое покрытие. Важное значение при горячем методе цин-
кования имеет операция флюсования, которой подвергают детали
непосредственно перед погружением в ванну. Назначение флюса,
состоящего в основном из хлористого аммония и хлористого цинка,
сводится к удалению продуктов реакции железа с травильными
растворами, а также окислов, появляющихся на поверхности про-
травленного железа под действием влаги и кислорода воздуха.
Флюсы способствуют также смачиванию поверхности железа рас-
плавленным цинком. Вследствие неравномерности слоя цинка, воз-
никновения утолщения и наплывов горячий способ не применяют
для покрытия резьбовых деталей и деталей с узкими отверстиями.
Способ диффузионного покрытия обладает замет-
ной пористостью и неравномерностью по толщине. Сущность его
заключается в том, что детали, пересыпанные цинковой смесью
определенного состава, нагреваются до температуры, при которой
выделяющийся цинк сначала осаждается на поверхности деталей,
а затем диффундирует в глубину. Способ удобен для обработки
мелких деталей: болтов, гвоздей и т. п.
Способ металлизации основан на прилипании распы-
ленных частиц металла. Распыление цинка осуществляется с по-
66
мощью пульверизатора. Достоинством метода является возмож-
ность покрытия цинком крупных конструкций в собранном виде,
а также покрытия пластмасс, гипса, дерева и других материалов.
Недостатком метода является повышенная пористость покрытия
и большие (до 50%) потери металла.
Контактный способ осаждения цинка представ-
ляет собой цинкование без внешнего источника тока за счет рабо-
ты гальванической пары, образующейся при погружении стальных
деталей в контакте с алюминием в раствор цинковой соли. Цинк
при этом вытесняется алюминием. Покрытия, полученные данным
способом, отличаются незначительной толщиной, низкими защит-
ными свойствами и используются только для обработки неответст-
венных деталей.
При электролитическом цинковании достигается:
высокая степень чистоты осажденного цинка и высокая химическая
стойкость покрытий, возможность регулирования толщины осажда-
емого цинка (малый расход металла), хорошие механические свой-
ства цинкового покрытия (эластичность и сцепление покрытия с ос-
новным металлом).
Электролитическое цинкование осуществляют в кислых и ще-
лочных электролитах.
§ 33.	Кислые электролиты цинкования
Кислые электролиты цинкования неядовиты, стабильны в рабо-
те и высокопроизводительны. Они наиболее удобны для цинкования
мелких деталей в стационарных ваннах и в конвейерных установ-
ках. Достоинством кислых электролитов является также малое на-
подороживанне стальных деталей. К недостаткам следует отнести
низкую рассеивающую способность электролитов, что делает их
малопригодными для цинкования сложнопрофилированных дета-
лей. Осадки, полученные из кислых электролитов, имеют крупно-
кристаллическую структуру, однако при введении специальных
органических добавок удается получить покрытия с улучшенной
структурой.
Из кислых электролитов применяют сернокислые и борфтори-
стоводородные электролиты.
Состав сернокислого электролита (г/л) и режим цинкования:
Цинк сернокислый .	260—300
Натрий сернокислый .	. 50—100
Алюминий сернокислый	. 30—50
Декстрин................8—10
Температура, °C .	15—25
Плотность тока, А/дм2 .	.	1—2
Аноды для цинкования изготовляют из чистого электролитиче-
ского цинка чистотой 99,9. Для предотвращения попадания шлама
в электролит аноды следует заключать в чехлы из ткани «хлорин».
Для приготовления сернокислого электролита цинкования все
компоненты, за исключением декстрина, растворяют в отдельных
емкостях в воде, подогретой до 60—70° С. Затем растворы фильт-
руют в рабочую ванну. Декстрин тщательно размешивают в не-
болыпом количестве холодной воды, затем подогревают до 60°С
67
и через фильтр переводят в рабочую ванну. Электролит доливают
водой до заданного уровня, проверяют величину pH, прорабатыва-
ют в течение 8—15 ч при плотности тока 0,5—0,8 А/дм2 со сталь-
ными катодами. Во время проработки раствор перемешивают сжа-
тым воздухом.
Сернокислые электролиты цинкования чувствительны к раз-
личным загрязнениям. Даже небольшие количества солей меди,
свинца, сурьмы, мышьяка образуют губчатые покрытия черного
цвета. Удаление этих примесей солей из электролита достигается
введением цинковой пыли (до 0,8 г/л) и проработкой электролита
под током. Соли железа при концентрации выше 3 г/л загрязняют
раствор коллоидальной гидроокисью, что приводит к образованию
пятнистых осадков. Удаление примесей железа осуществляется до-
бавлением перекиси водорода при нагревании, затем электролит
подщелачивается слабым раствором соды; выпадающий осадок
гидроокиси железа удаляется фильтрацией или деконтацией.
Дефекты и способы их устранения при цинковании в сернокис-
лых электролитах приведены в табл. 8.
8. Дефекты при эксплуатации сернокислых электролитов
цинкования и способы их устранения
Дефект	Причина дефекта	Способ устранения
Вздутие и отслаивание
покрытия
Темные, губчатые по-
крытия
Покрытие хрупкое
Покрытие темное, осо-
бенно при малых плотно-
стях тока
Покрытие крупнокри-
сталлическое, наросты на
острых кромках деталей
Недоброкачественная под-
готовка
Наводороживание деталей
в процессе подготовки
Вредные примеси тяже-
лых металлов
Повышенная кислотность
Наличие органических
примесей
Некачественный декстрин
Повышенная плотность
тока
Защелачивание электро,-
лнта
Улучшить качество
подготовки
Электрохимическое
обезжиривание произво-
дить на аноде
Проработать электро-
лит под током
Понизить кислотность
Удалить примеси акти-
вированным углем
Добавить перекись во-
дорода, проработать
электролит под током
Снизить плотность то-
ка
Откорректировать pH
электролита
Борфтористоводородный электролит цинко-
вания обладает высокой рассеивающей способностью, позволя-
ет получать мелкокристаллические покрытия и применять плотно-
сти тока до 10 А/дм2 и выше. Водородная хрупкость покрытия в
несколько раз ниже, чем при цинковании в других электролитах.
Состав борфтористоводородного электролита (г/л) и режим цин-
кования:
68
Цинк борфтористоводород-
ный ..................... 250—300
Аммоний борфтористоводо-
подный.............26—30
Кислота борная	.	.	.	10—15
Тиомочевина	....	4—5
Поверхностно-активное ве-
щество (ПАВ) .... 1,5—2
Температура, °C	15—25
Плотность тока, А/дм2 .	.	3—5
При увеличении температуры электролита до 40—45° С можно
повысить плотность тока до 10 А/дм2.
Для приготовления борфтористоводородного электролита в бор-
фтористоводородную кислоту вводят при перемешивании окись
цинка и водный раствор аммиака. Затем раствор фильтруют в
рабочую ванну, добавляют остальные компоненты и доводят водой
до заданного уровня.
§ 34.	Цианистые электролиты цинкования
Для цинкования деталей сложного профиля наибольшее распро-
странение получили цианистые электролиты, из которых получают
светлые, гладкие покрытия с мелкокристаллической структурой.
Рассеивающая способность этих электролитов очень высокая. Со-
ставы электролитов (г/л) и режимы цинкования:
Цинка окись .	10—20	20—45	8—10
Натрий цианистый	20—30	50—120	15—25
Натр едкий	50—70	50—100	60—80
Натрий сернистый	0,5—5	0,5—5	
Глицерин ....	0,5—1	—	—
Блескообразующая до- бавка БЦУ	-	6—10			—>
Температура, °C .	25—40	20—30	15—25
Плотность тока, А/дм2	1—2	1—3	0,5—2,5
Электролит 1—универсального типа, электролит 2 служит для
получения блестящих осадков цинка, электролит 3 используют для
колокольных и барабанных ванн.
Отношение общего содержания цианида к цинку для обеспече-
ния хорошей рассеивающей способности должно поддерживаться
в пределах 2—2,5. Избыток цианида и щелочи устраняет пассива-
цию анодов, обеспечивает устойчивость комплексных солей цинка,
а также способствует получению мелкокристаллических осадков.
Для приготовления цианистого электролита цинкования в от-
дельных емкостях составляют концентрированные растворы циани-
стого натрия и едкого натра. Затем растворы цианистого натрия и
едкого натра декантируют в другую ванну, где их подогревают до
температуры 60—70° С. В подогретый раствор постепенно вводят
при энергичном перемешивании окись цинка, которая предвари-
тельно замешивается водой до пастообразного состояния. Раствору
дают отстояться, затем декантируют в рабочую ванну, вводят сер-
нистый натрий и глицерин и доводят электролит водой до задан-
ного уровня.
Дефекты при эксплуатации цианистых электролитов и способы
их устранения приведены в табл. 9.
69
9. Дефекты при эксплуатации цианистых электролитов
цинкования и способы их устранения
Дефект	Причина дефекта	Способ устранения
Покрытие темного цве-
та
Низкая рассеивающая
способность
Белый налет на ано-
дах, пониженная кон-
центрация цинка в элек-
тролите
Обильное газовыделе-
ние на катоде, малая ско-
рость осаждения цинка
Покрытие хрупкое
Наличие в электролите
примесей тяжелых металлов
Низкая концентрация циа-
нида
Повышенная температура
электролита
Пассивирование анодов
из-за недостатка цианидов
Недостаток цинка в элек-
тролите
Высокая плотность тока
Загрязнение электролита
органическими примесями
Ввести в электролит
NasS (3—4 г/л), обрабо-
тать электролит цинко-
вой пылью (2—5 г/л) и
проработать под током
Добавить цианистый
натрий
Снизить температуру
Увеличить поверхность
анодов
Добавить цианистый
натрий
Ввести в электролит
окись цинка
Снизить плотность то-
ка
Ввести активирован-
ный уголь (1—2 г/л), от-
фильтровать и прорабо-
тать под током
цинкования:
Диспергатор НФ, мл/л
Температура, °C
Плотность тока, А/дм2 .
6—8
15—25
2—3
35—45
200—220
80—100
20—25
4—5
отдельной
§ 35.	Хлораммиакатные, цинкатные и пирофосфатные
электролиты цинкования
Хлораммиакатные электролиты цинкования отли-
чаются лучшей рассеивающей способностью из нецианистых элек-
тролитов цинкования. Хлораммиакатные электролиты применяют
для покрытия деталей сложного профиля, заменяя ядовитые циа-
нистые электролиты. Покрытия, полученные в этих электролитах, —
светлые, мелкозернистые, хорошо осветляются и пассивируются.
Состав электролита (г/л) и режим
Цинка окись
Аммоний хлористый
Аммоний уксуснокислый
Уротропин ....
Препарат ОС-20
Для приготовления хлораммиакатного электролита в
емкости растворяют хлористый аммоний при температуре 50—60° С.
К полученному раствору при непрерывном перемешивании добав-
ляют окись цинка, которая предварительно замешивается до со-
стояния водной суспензии. После полного растворения цинка рас-
твор фильтруют в рабочую ванну, вводят остальные компоненты и
доводят электролит водой до заданного уровня. Электролит про-
рабатывают под током при плотности тока 0,5 А/дм2 до получения
светлых покрытий.
Дефекты при эксплуатации хлораммиакатных электролитов и
способы их устранения приведены в табл. 10.
70
10. Дефекты при эксплуатации хлораммиакатных электролитов
цинкования и способы их устранения
Дефект	Причина дефекта	Способ устранения
Покрытие тсмно-ссрого цвета Осадки шероховатые, отсутствует покрытие на внутренних поверхностях Образование дендри- тов на острых кромках деталей Появление питтинга	Наличие примесей тяже- лых металлов Недостаток	препарата ОС-20 Недостаток	хлористого аммония Завышена плотность тока Низкая температура элек- тролита Недостаток	препарата ОС-20	Ввести цинковую пыль в электролит Добавить	препарат ОС-20 Добавить хлористый аммоний Снизить плотность то- ка Подогреть электролит Добавить	препарат ОС-20
Цинкатные электролиты также могут заменить в ряде
случаев ядовитые цианистые электролиты при покрытии деталей
сложного профиля. Состав цинкатного электролита (г/л) и режим
цинкования:
Цинка окись .... 50—60	Температура, °C .	60—70
Патр едкий .... 200—220	Плотность тока, А/дм2 . 1,5—2,0
Калия стапнат .	.	. 0,15—0,25
Введение в электролит небольшого количества чстырехвалент-
ного олова позволяет получать гладкие, плотные осадки.
Для деталей со сложным профилем применяют следующий со-
став электролита (г/л) и режим цинкования:
Цинка окись..............5	Температура, °C . . . . 15—25
Натр едкий...............150	Плотность тока, Л/дм2 . .1,5
11олиэтиленполпампн ... 5
Для приготовления цинкатного электролита цинкования необходи-
мое количество едкого натра растворяют в небольшом количестве
воды, подогревают до температуры 90—100° С и при непрерывном
перемешивании добавляют окись цинка. Затем раствор фильтруют
в рабочую ванну и доводят водой до заданного уровня. Воду до-
ливают осторожно для предотвращения выпадения гидрата окиси
цинка. Олово вводят в электролит в виде стаината калия или чоты-
реххлористого олова. При необходимости для введения в цинкат-
ный электролит солей олова можно использовать станнатный
электролит из ванны щелочного лужения.
Пирофосфатные электролиты обладают высокой
рассеивающей и кроющей способностью. Состав пирофосфатного
электролита (г/л) и режим цинкования:
Цинк сернокислый .
Натрий пирофосфорнокис-
лый ....................
Аммоний фосфорнокислый
двузамещенный .	.	.	.
50—60
180—200
16—20
Декстрин .	.	.	.
Температура, °C
Плотность тока, А/дм2 .
3—5
50—55
1—3
71
Для приготовления пирофосфатного электролита все компонен-
ты растворяют в отдельных емкостях в воде при температуре
60—70° С. Затем раствор пирофосфата смешивают с раствором сер-
нокислого цинка. При этом в начале выпадает осадок соли пиро-
фосфата цинка, который затем при интенсивном перемешивании
полностью растворяется. После этого все растворы фильтруют в
рабочую ванну и доливают водой до заданного уровня.
§ 36.	Электролиты блестящего цинкования
Для получения блестящих цинковых покрытий применяют хлор-
аммиакатный электролит блестящею цинкования. Состав электро-
лита (г/л) и режим цинкования:
Цинк хлористый	.	90—110
Аммоний хлористый .	.	180—200
Ликонда ZnSR-A, мл/л	.	50—55
Ликонда ZnSR-B, мл/л .	5—6
Температура, °C	15—25
Плотность тока, А/дм2 .	.	1—2
Кроме хлораммиакатного электролита блестящего цинкования
применяют также цинкатный электролит блестящего цинкования.
Блеск достигается введением в электролит триэтаноламина и двух
блескообразующих добавок БЦ-1 и БЦ-2. Блескообразующие до-
бавки стабильны, количество их в электролите можно менять
в широких пределах. Полученные покрытия хорошо пассивируются
без операции осветления. Состав электролита (г/л) и режим цин-
кования:
Цинка окись .... 10—15
Натр едкий..............60—100
Триэтаноламин, мл/л	. 20—30
Добавка БЦ-1 .	. 1,5—2,5
Добавка БЦ-2 .
Температура, °C
Плотность тока, А/дм2 .
0,3—0,6
15—25
1—4
Корректировка электролита по блескообразующим добавкам
производится после пропускания через электролит 3—4 А-ч/л.
§ 37.	Обработка цинковых покрытий
Для повышения защитных свойств цинковых покрытий их под-
вергают пассивированию (хроматированию), осуществляемому в
растворах хромовой кислоты и ее солей. Поверхность деталей пос-
ле пассивирования приобретает радужную желто-зеленоватую ок-
раску. Толщина пленки до 0,5 мкм. В основе процесса пассивиро-
вания лежит восстановление ионов шестивалентного хрома на по-
верхности оцинкованных деталей с образованием защитной пленки,
состоящей из солей хрома. Вследствие высокой пористости пасси-
вирующая пленка значительно улучшает адгезионные свойства
цинковых покрытий, облегчая нанесение на них лакокрасочных
покрытий.
В последнее время разработан ряд составов для бесцветного
и цветного пассивирования цинковых покрытий, обеспечивающих
72
высокую коррозионную стойкость покрытия на основе добавок «Ли-
конда», Получаемые в этих растворах пассивные пленки устойчивы
на истирание в жидкой среде. Составы наиболее часто применяе-
мых растворов (г/л) и режимы пассивирования:
Натрия бихромат .
Кислота серная ....
Кислота азотная
Натрий сернокислый
Пассивирующая смесь «Ликон
да-1>....................
Температура, °C
Продолжительность, с .
100—150
8—12
15—25
10—20
10—20
1,5—3
15—25
15—60
70—80
15—25
20—60
Пассивированные детали служат при умеренных температурах,
при температуре более 60° С значительно снижаются защитные и
механические свойства хроматной пленки.
Снятие дефектных цинковых покрытий осуществляется погру-
жением оцинкованных деталей в 5—10%-ный раствор соляной кис-
лоты при температуре 15—25° С. Для уменьшения растворения
стали в раствор добавляют соль сурьмы (3—5 г/л).
§ 38.	Свойства и область применения кадмиевых покрытий.
Состав ванн и режим работы
Кадмирование в отличие от цинкования нельзя осуществлять
методом погружения в расплавленный металл из-за выделения
вредных паров кадмия. Несмотря на то что кадмий значительно
дороже цинка, кадмиевые покрытия применяются для защиты де-
талей от коррозии в морской атмосфере. Высокая пластичность
кадмиевого покрытия используется для покрытия резьбовых соеди-
нений, при этом обеспечивается герметичность при их затяжке.
В промышленной атмосфере защитные свойства кадмиевого покры-
тия несколько ниже, чем цинкового.
Электролитическое кадмирование осуществляется из борфтори-
стоводородных и цианистых электролитов.
Борфтористоводородные электролиты кадмиро-
вания обеспечивают высокую интенсивность процесса при малом
наводороживании стальных деталей в процессе электроосаждения.
Состав электролита (г/л) и режим кадмирования:
Кадмий борфтористоводо-	Клей столярный .	1—2
родный............... 140—160 Температура, °C . .	15—25
Кислота борфтористоводо-	Плотность тока, А/дм2	3—8
родная...............35—40
Для приготовления борфтористоводородного электролита рас-
творяют в борфтористоводородной кислоте небольшими порциями
окись кадмия или углекислый кадмий. Полученный борфтористо-
водородный кадмий фильтруется в рабочую ванну. Затем добавля-
ют раствор столярного клея, который готовят следующим образом:
73
выдерживают клей в холодной воде в течение 1—2 сут, после чего
воду с набухшего клея сливают, а клей растворяют в горячей воде.
Дефекты при кадмировании в борфтористоводородном электро-
лите и способы их устранения приведены в табл. 11.
II. Дефекты при эксплуатации борфтористоводородных
электролитов кадмирования и способы их устранения
Дефект	Причина дефекта	Способ устранения
Блестящие полосы па покрытии	Наличие в электролите примесей никеля, кобальта Наличие в электролите органических примесей	Проработать электро- лит под током, плотность тока 0,3—0,8 А/дм2
Темное губчатое по- крытие	Повышенное значение pH Наличие в электролите со- лей меди, сурьмы Повышенная плотность тока Недостаток столярного клея	Подкислить электролит до pH 3,5 Проработать электро- лит под током, плотность тока 0,2—0,5 А/дм2 Снизить плотность то- ка Добавить клей
Появление на анодах белого налета	Наличие свинца в анодах	Периодически зачи• щать аноды
Цианистые электролиты кадмирования позволяют по-
лучать плотные мелкокристаллические осадки. Несмотря на ток-
сичность, они обладают высокой рассеивающей способностью и
применяются для покрытия деталей сложного профиля. Составы
некоторых электролитов и режимы кадмирования:
Кадмия окись . 25—40	20—30	Никель серио-
Натрий циани-	кислый . .	.	1—1,5	—
стый . .	. 80—130 125—150	Блескообразо-
Натр едкий . 20—30	—	ватель БК-2 .	—	20
Натрий серно-	Температура, °C 15—25	15—25
кислый .	.	. 40—60	—	Плотность тока,
А/дм2 .	.	. 0,5—2	до 3
В качестве анодов используют кадмий 99,9, содержащий не
более 0,005% олова, свинца, серебра.
Для приготовления цианистого электролита в отдельной емко-
сти растворяют цианистый натрий. В полученный раствор при пе-
ремешивании вводят окись кадмия. После этого электролит отстаи-
вается в течение нескольких часов и фильтруется в рабочую ванну.
В отдельных емкостях растворяют другие компоненты и отфильт-
ровывают в рабочую ванну. Затем в ванну вводят блсскообразую-
щую добавку БК-2. Электролит доводят водой до заданного уровня.
Дефекты при эксплуатации цианистых электролитов кадмиро-
вания и способы их устранения приведены в табл. 12.
В последнее время разработан электролит блестящего кадми-
рования на основе трилона Б, заменяющий токсичный цианистый
74
12. Дефекты при эксплуатации цианистых электролитов
кадмирования и способы их устранения
Дефект	Причина дефекта	Способ устранения
Отслаивание покрытия Сильное газовыделеиие на катоде Темное, пятнистое по- крытие Блестящие полосы па покрытии, покрытие хрупкое Покрытие шероховатое и «подгорелое»	Плохая подготовка по- верхности Попадание в электролит солей хрома Низкое содержание солей кадмия Наличие в электролите солей олова, сурьмы, свинца Недостаток цианидов Наличие в электролите органических примесей Наличие	механических примесей Повышенная плотность тока	Улучшить подготовку поверхности Обработать электролит сульфидом натрия Добавить окись кад- мия Обработать электролит сульфидом натрия и цин- ковой пылью Добавить цианиды Отфильтровать элек- тролит через активиро- ванный уголь Отфильтровать элек- тролит Снизить плотность то- ка
электролит кадмирования. Состав электролита (г/л) и режим кад-
мирования:
Кадмий сернокислый .	50—65	Блескообразователь ДЦУ,	
Трилон Б .	.	." .	80—95	мл/л		1—2
Аммоний сернокислый .	100—150	Температура, °C	15—25
Едкий натр 		25—50	Плотность тока, А/дм2 .	1—2
Снятие дефектных кадмиевых покрытий осуществляется в рас-
творе азотнокислого аммония с концентрацией 450—550 г/л. Тем-
пература 15—25° С. Кадмиевые покрытия можно также удалять
электрохимическим растворением в 10—15%-ном растворе циани-
стого натрия. Материал катода — сталь.
§ 39.	Назначение и область применения оловянных покрытии.
Сравнительная характеристика электролитов
Высокая устойчивость, а также безвредность оловянных соеди-
нений обусловили его широкое применение в пищевой промышлен-
ности, особенно при изготовлении консервной тары. Оловянирова-
ние применяют также в радиопромышленности для покрытия дета-
лей, подлежащих пайке. Оловянные покрытия обладают хорошими
антифрикционными свойствами.
Олово может осаждаться как из кислых, так и из щелочных
электролитов. Характер процессов и свойства покрытий из этих
электролитов различны.
Кислые электролиты имеют выход по току, близкий к 100%, и
позволяют применять высокие плотности тока. В кислых электро-
литах олово находится в виде двухвалентных ионов, т. е. скорость
осаждения олова в этих электролитах в два раза больше, чем в
щелочных, где олово присутствует в виде четырехвалентных ионов.
75
Кислые электролиты не требуют подогрева, и выделение вред-
ных веществ из них незначительно. Поэтому основное количество
деталей покрывают в кислых электролитах.
Щелочные электролиты обладают высокой рассеивающей спо-
собностью; покрытия, полученные из них, имеют мелкокристалли-
ческую структуру. Недостатки щелочных электролитов: более низ-
кий выход по току, меньшая скорость осаждения, неустойчивость
в эксплуатации, склонность к образованию губчатых осадков, не-
обходимость поддерживания температуры электролитов около
70° С. Щелочные электролиты применяют только для покрытия де-
талей сложного профиля.
§ 40.	Состав ванн оловянирования и режим работы
Из кислых электролитов оловянирования можно выделить сер-
нокислые, хлористые и борфтористоводородные.
Сернокислые электролиты оловянирования нашли
наибольшее применение. Состав электролита (г/л) и режим оловя-
нирования:
Олово сернокислое . . 25—50	Температура, °C	15—25
Кислота серная .... 50—100	Плотность тока, А/дм2 . . I—2
Препарат ОС-20 ....	2—5
При оловянированпи в сернокислых электролитах применяют
литые оловянные аноды марок 00; 01 и 02; поверхность анодов по-
крыта легко удаляемым тонким слоем черного шлама. Во избежа-
ние загрязнения электролита анодным шламом оловянные аноды
следует заключать в чехлы из ткани «хлорин».
Для приготовления сернокислого электролита в теплую воду,
подкисленную серной кислотой, вводят сернокислое олово. Затем
раствор фильтруют в рабочую ванну, добавляют остальную часть
серной кислоты до расчетного количества и препарат ОС-20, пред-
варительно растворенный в теплой воде. После этого ванну долива-
ют водой до заданного уровня.
Состав хлористого электролита (г/л) и режим оловянирования:
Олово хлористое .... 30—50	Желатина...............1—2
Кислота соляная .... 2—4	Температура, °C . . .	15—25
Натрий фтористый . . 40—-70	Плотность тока, А/дм2 . . 0,5—1
Фтористый натрий необходим для связывания олова в комплекс
Na4SnF6 и обеспечения устойчивости. В отсутствие фторидов хло-
ристое олово подвержено гидролизу.
Для приготовления хлористого электролита (в отдельных емко-
стях) в теплой воде, подкисленной соляной кислотой, растворяют
хлористое олово и фтористый натрий. Затем оба раствора сливают
в рабочую ванну и добавляют желатину.
Борфтористоводородный электролит оловяниро-
вания позволяет работать при более высоких плотностях тока и с
высоким выходом по току. Состав электролита (г/л) и режим оло-
вянирования:
76

Клей столярный . . .	3—5
180—200	Температура, °C	15—25
Плотность тока, А/дм2 . .	4—5
45—60
25—30
борфтористоводородного электролита хло-
Олово борфтористоводо-
ррдное .................
Кифота борфтористоводо-
рддная (свободная) .
КиЬлота борная
) Для приготовления
ристое олово растворяют в воде и затем осаждают его раствором
кальцинированной соды. Полученный осадок растворяют в борфто-
ристоводородной кислоте и переносят в рабочую ванну. Затем вво-
дят борную кислоту, столярный клей и электролит доводят водой
до заданного уровня.
Дефекты при эксплуатации кислых электролитов оловянирова-
ния и способы их устранения приведены в табл. 13.
13. Дефекты при эксплуатации кислых электролитов
оловянирования и способы их устранения
Дефект	Причина дефекта	Способ устранения
Темно-серый цвет по- крытия Губчатое покрытие, дендриты по краям дета- лей Покрытие шероховатое Помутнение электроли- та, образование белого осадка на дне ванны	Наличие в электролите примесей меди или мышьяка Недостаток в электролите препарата ОС-20 Высокая плотность тока Загрязнение электролита механическими примесями Недостаток серной кисло- ты	Проработать электро- лит под током, плотность тока 0,2—0,5 А/дм2 Добавить	препарат ОС-20 Снизить плотность то- ка Отфильтровать элек- тролит Добавить серную кис- лоту
При покрытии деталей сложной конфигурации используют ще-
лочные электролиты. Состав электролита (г/л) и режим оловяни-
рования:
Натрия станнат . . . 50—100	Температура, °C	60—80
Натр едкий.............10—15	Плотность тока, А/дм2 . . 0,5—2
Натрий уксуснокислый .	.	15—20
В связи с тем, что при наличии двухвалентного олова в щелоч-
ном электролите получаются грубые и рыхлые покрытия, оловян-
ные аноды предварительно пассивируют при повышенном значении
анодной плотности тока (в 2—3 раза больше рабочей) в течение
5—10 мин. При этом происходит частичное пассивирование анодов
с образованием на них пленки желтовато-золотистого цвета. Обра-
ботанные таким образом аноды растворяются с образованием толь-
ко четырехвалептных ионов олова. После формирования пленки
анодная плотность тока может быть снижена. При нахождении
анодов в электролите без тока пассивная пленка растворяется, по-
этому при перерывах в работе аноды необходимо выгружать и по-
мещать в ванну с водой. Загрузку и выгрузку анодов надо произво-
дить под током.
77
Приготовление щелочного электролита:
1. При наличии хлоцного олова в отдельных емкостях раство-
ряют хлорное олово и едкий натр. Затем, при энергичном переме-
шивании, вливают раствор хлорного олова в раствор едкого натра;
после этого вводят уксуснокислый натрий и доливают ванну водой
до заданного уровня.	/
2. В отсутствие хлорного олова, но при наличии хлористого
олова электролит приготавливают следующим образом: в теплый
раствор хлористого олова вводят раствор едкого натра, а затем
окисляют образовавшийся станнит олова добавлением 10%-ного
раствора перекиси водорода в станнат олова.
Дефекты при эксплуатации щелочных электролитов оловяниро-
вания и способы их устранения приведены в табл. 14.
14. Дефекты при эксплуатации щелочных электролитов
оловянирования и способы их устранения
Дефект	Причина дефекта	Способ устранения
Темное губчатое по-	Наличие в электролите	Добавить в электро-
крытпе, сильное газовы- деление на катоде	двухвалентного олова более 1 г/л Повышенная плотность тока Низкая температура элек- тролита	лиг перекись водорода Снизить плотность то- ка J Iодогреть электролит
Почернение анодов	Высокая анодная плот- ность тока	Увеличить поверхность анодов
Помутнение электроли- та, выпадение осадка, белый налет на анодах	Недостаток щелочи в электролите	Ввести едкий натр
Бурное газовыделение на катоде, малая ско- рость осаждения олова	Избыток щелочи или не- достаток солей олова	Добавить соли олова
§41. Покрытие «Кристаллит»
Для декоративной отделки деталей применяют оловяиирование
под названием «Кристаллит». При нанесении данного покрытия по-
верхность деталей приобретает кра-
Рис. 46. Покрытие «Кристал-
лит»
сивую ярко выраженную узорчатость,
напоминающую изморозь на окнах
(рис. 46).
Для получения покрытия детали
после обычной подготовки подвергают
оловянироваиию в кислом электролите
при плотности тока 2—4 А/дм2 до по-
лучения слоя слова толщиной 4—
5 мкм. После промывки детали пере-
посят в термостатированную печь, на-
гретую до температуры 300—350° С, и
выдерживают до начала плавления
78
ол)ва, что заметно по появлению цветов побежалости на детали.
Скорость охлаждения оказывает большое влияние на создание
узорчатого покрытия, особенно влияет резкое местное охлаждение,
/ipii медленном охлаждении узор получается мелкокристалличе-
ским и, наоборот, при резком охлаждении — узор крупнокристал-
лический. Искусственно изменяя режимы охлаждения отдельных
участков деталей, производя, например, местные отводы теплоты,
можно получить в этих точках крупные узоры, напоминающие ле-
пестки цветов, листья и т. д.
После охлаждения производят повторное оловянирование в кис-
лом электролите при плотности тока 0,2—0,3 А/дм2 в течение
10—20 мин. Внешний вид узора зависит и от материала основы
изделия: в случае нанесения олова на стальную и алюминиевую
поверхности кристаллический узор получается крупным, а при на-
несении олова на подслой цинка, кадмия, меди образуется мелкий
узор. Полученное покрытие покрывают бесцветным или окрашен-
ным лаком.
§ 42. Контактное оловянирование.
Снятие дефектных оловянных покрытии
3 Для нанесения тонких слоев олова (до 1 мкм), особенно при
покрытии мелких деталей (булавок, винтов и т. п.), применяют
процесс контактного оловянирования без использования внешнего
тока. Для контактного оловянирования медных и латунных деталей
применяют следующий состав раствора (г/л) и режим оловяни-
рования:
Олово хлористое.....................10—20
Тиомочевина.........................80—90
Кислота соляная, мл/л...............15—17
Натрий хлористый......................75—80
Температура, °C.....................60
Время выдержки, мин.................25—30
Процесс осуществляют в ваннах
(рис. 47) при периодическом встряхи-
вании латунных сетчатых корзин.
Контактное оловянирование сталь-
ных деталей проводят в насыщенном
растворе сегнетовои соли с добавкой
2—5 г/л двуххлористого олова. Темпе-
ратура раствора 80—90 С. Время вы-
держки 3—5 мин. Процесс ведут в
оцинкованных корзинах при периоди-
Рис. 47. Ванна для контакт-
ного оловянирования мелких
деталей:
1 — цилиндрическая ванна, 2 —
электроподогрев. 3 — сетчатая
корзина
ческом встряхивании.
Снятие дефектных оловянных покрытий со стальных деталей
производят анодным растворением их в 5—10%-ном растворе
едкого натра при температуре 60—70е С и анодной плотности тока
5—10 А/дм2.
Дефектные оловянные покрытия со стали, меди, латуни можно
79
удалять и химическим растворением при /=50° С в растворе сле-
дующего состава (г/л):
Кислота соляная, мл/л . . 900—940	(
Сурьмы окись .	.	.	.15
Снятие оловянных покрытий с алюминия производится в 50 ч0-
ном растворе азотной кислоты при температуре 15—25° С.
§ 43. Назначение и область применения свинцовых покрытий.
Состав ванн и режим работы
Покрытия свинцом имеют ограниченное применение в промыш-
ленности, поскольку защищают железо от коррозии только меха-
нически, и, кроме того, соединения свинца очень токсичны. Свин-
цовые покрытия применяют для: защиты от коррозии металличе-
ских конструкций, работающих в условиях контакта с растворами
серной кислоты и ее солей; защиты от газовой коррозии в атмос-
фере, содержащей сернистые соединения; защиты от рентгеновских
лучей.
Электролитическое свинцевание производят как в кислых, так
и в щелочных электролитах. Наибольшее распространение получи-
ли борфтористоводородный, кремнефтористоводородный, фенол-
сульфоновый и уксуснокислый электролиты. Независимо от состава
электролита свинцовые аноды не должны содержать сурьму, медь,
серебро. Борфтористоводородпый электролит свин-
цевания устойчив в работе, из него получают светлые, плотные,
мелкокристаллические осадки. Состав электролита (г/л) и режим
свинцевания:
Свинец борфтористоводо-	Столярный клей .	.	. 0,5—1
родный ...	. 180—200	Температура, °C	15—25
Кислота борфтористоводо-	Плотность тока, А/дм2 . .	1—2
родная (свободная) .	.	40—50
Избыток борфтористоводородпой кислоты необходим для улуч-
шения структуры осадка и увеличения электропроводности элек-
тролита.
Для приготовления электролита в борфтористоводородную кис-
лоту вводят окись свинца или углекислый свинец. Полученный рас-
твор борфтористоводородного свинца декантируют в рабочую ван-
ну, доводят водой до заданного уровня и добавляют столярный
клей, предварительно замоченный в воде.
Кремнефтористоводородный электролит свин-
цевания прост в приготовлении, может работать при значительном
колебании концентрации свинца в электролите. Состав электроли-
та (г/л) и режим свинцевания:
Свинец кремнефтористово-	Кислота борная .	.	5—6
дородный........... 80—150	Клей столярный . . . 0,5—I
Кислота крем нефтористо-	Температура, °C	15—25
водородная .... 20—35	Плотность тока, А/дм2 . . 1—1,2
Приготовление кремнефтористоводородного электролита осу-
ществляется аналогично приготовлению борфтористоводородного
электролита свинцевания.
80
Фенолсульфоновый электролит свинцевания имеет
хорошую рассеивающую способность и позволяет получать светлые
осадки, обладающие хорошим сцеплением с основным металлом.
Состав электролита (г/л) и режим свинцевания:
Свинец фенолсульфоново-	Клей столярный . . . 0,5—1
кислый............. 160—200	Температура, °C	15—25
Кислота фенолсульфоновая 20—40	Плотность тока, А/дм2 . 0,5—1
При приготовлении электролита предварительно составляют
фенолсульфоповую кислоту путем сульфирования фенола к кон-
центрированной серной кислоте. Затем в приготовленной кислоте
небольшими порциями растворяют окись свинца. Полученный рас-
твор декантируют в рабочую ванну, вводят свободную фенолсуль-
фоповую кислоту, столярный клей и доливают водой до заданного
уровня.
Дефекты при эксплуатации кислых электролитов свинцевания
и способы их устранения приведены в табл. 15.
15. Дефекты при эксплуатации кислых электролитов
свинцевания и способы их устранения
Дефект	Причина дефекта	Способ устранения
Крупнокристалличе- ская структура покрытия Отслаивание и вздутие покрытия Образование дендри- тов па краях деталей, сильное газовыделение на катоде Образование шлама на дне ванны	Недостаток клея Недостаток	свободной кислоты Повышенная температура электролита Плохая подготовка перед покрытием Наводороживанне деталей при подготовке поверхности Высокая плотность тока Избыток свободной кисло- ты Недостаточное количество борной кислоты	Добавить клей Добавить кислоту Снизить температуру Улучшить подготовку Сократить длитель- н )сть электрообезжири- вания Снизить плотность то- ка Откорректировать электролит Добавить борную кис- лоту
Уксуснокислый щелочной электролит свинцева-
ния обладает высокой рассеивающей способностью, но менее ус-
тойчив в работе и склонен к образованию губчатых покрытий.
Щелочной электролит свинцевания не применяют для нанесения
антифрикционных покрытий из-за недостаточно прочного сцепления
покрытия с основным металлом,
свинцевания:
Свинец уксуснокислый .	70—80
Натр едкий .... 180—200
Сегнетова соль ....	40—50
Состав электролита (г/л) и режим
Канифоль................4—6
Температура, °C	60—70
Плотность тока, А/дм2 .	.	1—1,5
6 — А. и. Коротип
81
Сегпетова соль вводится в электролит для предупреждения [пас-
сивации аподов.
Для приготовления щелочного электролита свинцевания в от-
дельных емкостях растворяют все компоненты и затем переводят
их в рабочую ванну, после чего доливают водой до заданного
уровня. Канифоль предварительно кипятят в щелочи с образова-
нием канифольного мыла.
Дефектные свинцовые покрытия снимают анодным растворени-
ем их в 10%-ном растворе щелочи при температуре 60—70° С.
Анодная плотность тока 1—3 А/дм2. Катоды — стальные.
§ 44. Гальванические покрытия и пасты для защиты
поверхности деталей от науглероживания
Основными видами химико-термической обработки стали явля-
ются цементация и нитроцементация, используемые для изменения
химического состава, структуры и свойств поверхностного слоя.
Цементацией называется химико-термическая обработка,
заключающаяся в диффузионном насыщении поверхностного слоя
стали углеродом. Цементации подвергаются стали с содержанием
углерода до 0,03%.
Нитроцементацией называется химико-термическая об-
работка, заключающаяся в одновременном насыщении поверхност-
ного слоя стали углеродом и азотом в газовой среде.
Для защиты отдельных участков поверхности стальных деталей
от науглероживания при цементации и нитроцементации применя-
ют медные покрытия. Наносимые гальванические медные покрытия
толщиной 30—40 мкм надежно защищают сталь от диффузии уг-
лерода. Электролиты для меднения в этом случае не должны со-
держать коллоидные частицы, так как они могут включаться в
осадок. При последующей цементации органические вещества вы-
горают, ухудшая качество защитного слоя. В качестве электролита
для защиты стальных деталей от науглероживания применяют циа-
нистый электролит меднения. Способ гальванического меднения
более трудоемкий и сложный по сравнению с другими способами
защиты стальных деталей от науглероживания, но вследствие луч-
шего охлаждения при закалке обеспечивает увеличение твердости.
Наряду с гальваническим меднением для защиты от науглеро-
живания применяют антицементационные пасты. Паста наносится
на защищаемую поверхность погружением, кистью или пульвериза-
тором. Полученное покрытие сушится при комнатной температуре
в течение 2—2,5 ч Толщина покрытия 0,25—0,35 мм. После закал-
ки паста остается на деталях, не загрязняя закалочные масла, и
легко удаляется обычной горячей промывкой (1—2%-ный раствор
кальцинированной соды при температуре 70—80°С).
Б состав пасты АЗЛК входят: борный ангидрид—15—30%;
карборунд—15—35%; эпоксидная смола (ЭД-5, ЭД-6) — 1—10%;
канифоль — 25—50%; остальное — органический растворитель —
толуол.
8£
Контрольные вопросы
I.	Перечислите методы нанесения цинковых покрытий.
2.	В каких растворах осуществляется пассивирование цинковых и кадмиевых
покрытий?
3.	Назовите основные компоненты цианистых электролитов кадмирования.
4	qT0 такое покрытие «Кристаллит» и для чего по применяется?
ГЛАВА VII. ВИДЫ ГАЛЬВАНИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ
ДЛЯ УВЕЛИЧЕНИЯ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ ДЕТАЛЕЙ
Рис 48. Структура порис-
того хромирования
§ 45. Назначение и область применения пористого хромирования
Для увеличения прочности и износостойкости деталей исполь-
зуют гальванические покрытия: никелирование, железнсние, хро-
мирование.
Несмотря на наличие пор и трещин, имеющихся в блестящем
хромовом покрытии, оно плохо удерживает смазочные масла на
своей поверхности. Для создания условий, способствующих хоро-
шему удержанию смазки и повышению износостойкости, детали
подвергают пористому хромированию.
Пористое хромовое покрытие обладает большей пластичностью,
чем блестящее, легче прирабатывается и легче воспринимает мест-
ные перегрузки в процессе
эксплуатации; характеризу-
ется высокой износостой-
костью и антифрикционны-
ми свойствами. Оно широко
применяется для хромиро-
вания цилиндров, гильз бло-
ков, подшипников, поршне-
вых колец и др.
Сущность пористого хро-
мирования заключается в
том, что анодной обработ-
кой выявляется слабо за-
метная сетка трещин, имею-
щихся в хромовом покры-
тии (рис. 48). В результате
образуется система сообща-
ющихся каналов, энергично
впитывающих жидкие смаз-
ки и незначительно их рас-
ходующих, что является особенно важным в условиях трения.
Пористое хромовое покрытие получают механическим, химиче-
ским и электрохимическим методами.
При механическом методе детали перед хромированием подвер-
гают такой обработке, при которой образуются мельчайшие углуб-
ления в виде точек. Такие углубления могут быть получены псско-
6*
83
струйной или дробеструйной обработкой, режущим инструментом
и др.
При химическом методе пористые хромовые покрытия получают
травлением его в соляной кислоте.
Наибольшее применение получил электрохимический метод соз-
дания пористого хромового покрытия.
§ 46. Состав ванн и режим работы для пористого хромирования
Частота сетки трещин, количество площадок хрома в 1 мм2,
ширина и глубина каналов пористого хромового покрытия зависят
от условий хромирования, а также длительности процесса анодного
травления. Особенно различается структура пористого хрома в
зависимости от температуры (рис. 49). Повышение температуры
свыше 55° С приводит к образованию редкой сетки каналов и уве-
личению ширины и глубины самих каналов. Чем выше температу-
ра, тем реже сетка. Наиболее редкая сетка с крупными площадка-
ми (20—30 шт. на мм2) получается при температуре свыше 60° С,
но при этом снижается твердость и износостойкость покрытия.
Рис. 49. Влияние температуры хромирования на структуру
пористого хрома (125Х):
а — 45° С, б — 50° С, в — 55° С
84
Уменьшение катодной плотности тока вызывает образование
более густой сетки каналов пористого хрома, однако при этом ши-
рина и глубина каналов становится меньше.
Оптимальными условиями получения хромовых покрытий с наи-
более развитой сеткой каналов являются следующие:
Ангидрид хромовый, г/л . 200—250	Катодная плотность тока,
Кислота серная, г/л . .	2—2,5	А/дм2	.............40—60
Температура, °C	55±3
Последующее анодное травление для получения пористого хро-
мирования осуществляют в том же стандартном электролите, что и
при обычном хромировании. Продолжительность анодного травле-
ния зависит от намечаемой глубины каналов и с учетом толщины
слоя колеблется. Глубина каналов прямо пропорциональна их ши-
рине и для хорошей маслоемкости должна составлять от 0,25 до 0,5
толщины слоя хрома.
Режим анодного травления играет важную роль в создании по-
Рис. 50. Влияние интенсивности анодного травления на струк-
туру поверхности и поперечное сечение хрома, электроосажден-
ного при 60° С (125х):
а—96 А-мин/дм’, 6—160 А-мии/дм2., в — 320 А-мин/дм*
85
ристости. Так, повышение анодной плотности тока приводит к уве-
личению ширины и глубины каналов. Повышение температуры спо-
собствует уменьшению ширины каналов и увеличению их густоты.
При увеличении продолжительности травления от 2,5 до 10 мин
сетка трещин и их ширина развиваются настолько, что пористость
возрастает в два раза.
Пористость получаемых хромовых покрытий бывает двух типов:
канальчатая, представляющая собой беспорядочную сетку множе-
ства пересекающихся ручейков различной ширины и глубины; то-
чечная, напоминающая обработанную песком поверхность с мно-
жсстком вершин и углублений.
Тип пористости определяется в основном интенсивностью анод-
ного травления (рис. 50).
Одним из недостатков процесса пористого хромирования явля-
ется наводороживанне стальных деталей и появление хрупкости.
Для устранения хрупкости и деформации после анодного травле-
ния детали промывают, сушат и прогревают в течение 1,5—2 ч при
температуре 150—180° С. После контроля годные детали подверга-
ют соответствующей механической обработке для исправления ис-
кажений геометрической формы при осаждении слоя пористого
хрома и обеспечения необходимой шероховатости поверхности.
В качестве механической обработки применяют притирку или хо-
нингование. Хонингование — отделочная обработка поверхностей с
помощью специальных мелкозернистых брусков, называемых хо-
нами. Для покрытий с точечной пористостью рекомендуется прити-
рание, а для покрытий с канальчатой пористостью — хонинго-
вание.
При любом виде механической обработки желательно снятие как
можно более топкого слоя покрытия. После механической обработ-
ки остатки абразива из пор покрытия удаляют промыванием в ке-
росине, бензине, содовых растворах или продуванием сжатым воз-
духом.
Контрольные вопросы
1.	В чем сущность процесса пористого хромирования?
2.	Как влияют отдельные факторы на структуру пористого хромового по-
крытия?
3.	Как устраняют хрупкость и наводороживанне при пористом хромирова-
нии?
ГЛАВА VIII,. ЭЛЕКТРООСАЖДЕНИЕ СПЛАВОВ
§ 47.	Условия совместного осаждения металлов
Для совместного осаждения двух металлов на катоде при элек-
тролизе необходимо, чтобы величины потенциалов разряда каждо-
го металла в электролите должны быть максимально сближены.
Потенциал разряда каждого металла определяется значением его
равновесного потенциала и величиной катодной поляризации.
86
В растворах простых солей только немногие металлы имеют
близкие значения равновесных потенциалов. Например, потенциа-
лы никеля и кобальта в сернокислых растворах, свинца и олова в
борфтористоводородных растворах столь близки, что совместное
осаждение их на катоде возможно при самых низких значениях
плотности тока. В то же время равновесные потенциалы меди и
цинка отличаются более чем на 1 В и при невысокой плотности
тока на катоде будет выделяться только медь.
В случае когда значения равновесных потенциалов двух ме-
таллов заметно отличаются, но катодная поляризация одного из
них (более электроотрицательного) меньше, чем поляризация дру-
гого (менее электроотрицательного), то совместное осаждение ме-
таллов в данном случае возможно при увеличении плотности тока.
По мере повышения плотности тока возрастает содержание более
электроотрицательного металла в сплаве.
Однако применение высоких плотностей тока, приближающихся
к значению предельного тока, может отрицательно сказаться на
качестве покрытия.
Сблизить потенциалы осаждения двух металлов можно измене- -
нием концентрации ионов этих металлов в электролите. Однако
практически это очень сложно осуществить, поскольку увеличение
концентрации одновалентных ионов в десять раз увеличивает по-
тенциал лишь па 0,058 В, а для двухвалентных ионов изменение
потенциала вдвое меньше — 0,029 В. Поэтому для сближения рав-
новесных потенциалов, значения которых отличаются на десятые
доли вольта, требуется огромное различие концентраций ионов ме-
таллов в растворе.
Единственная возможность сближения разрядных потенциалов
металлов, равновесные значения которых отличаются на 0,5—1,0 В,
сводится к осаждению сплавов из растворов, где металлы связаны
в комплексные соединения.
Величина катодной поляризации при осаждении металлов из
растворов комплексных соединений, как правило, значительно пре-
вышает поляризацию при осаждении металлов из растворов про-
стых солей. Разница тем больше, чем прочнее комплекс. Для осаж-
дения сплава необходимо, чтобы различие равновесных потенциа-
лов компенсировалось разницей в прочности их комплексов.
Например, при связывании ионов меди и цинка в цианистые комплек-
сы, активность ионов цинка при одинаковых значениях потенциа-
лов меди и цинка, равных —1,0 В, в 1018 раз больше активности
ионов меди. Поэтому, несмотря на то, что осаждения меди из рас-
творов простых солей идет при потенциале +0,28 В, а ионов цинка
при —0,85 В, из цианистых электролитов возможно осаждение и
того и другого металла при потенциале, близком к —1,3 В. .На
практике широко применяют цианистые электролиты для получе-
ния латунных покрытий.
Существует также возможность сближения потенциалов метал-
лов, не осаждаемых совместно из обычных электролитов в виде
сплава, заключающаяся в выборе таких поверхностно-активных
87
добавок, которые сильно тормозят разряд более электроположи-
тельного металла, не оказывая воздействия на осаждение менее
электроположительного металла.
§ 48.	Латунирование
Латунирование применяется для нанесения промежуточного
подслоя при никелировании деталей из стали и алюминия, изредка
как самостоятельное декоративное покрытие. Латунирование также
применяют как специальное покрытие при обрезинивании стальных
и алюминиевых деталей, так как покрытия латунью характеризу-
ются хорошим сцеплением с металлами и резиной. Толщина латун-
ных покрытий обычно не превышает 3—5 мкм.
Для осаждения сплава меди и цинка применяют преимущест-
венно цианистые электролиты. Состав электролита (г/л) и режим
латунирования:
Медь цианистая .
Цинка окись .
Натрий цианистый
8—14	Натрий сернистокислый	.	.	5
4—6	Температура, °C .	.	.	.	18—25
8—12	Плотность тока, А/дм2	.	.	0,3—0,5
Аноды — латунь марки Л-68.
Осаждаемый сплав имеет состав около 70% меди и 30% цинка.
Цвет латунных покрытий в зависимости от содержания меди
изменяется от розоватого до серо-зеленого.
На состав сплава большое влияние оказывает концентрация
свободного цианида. Чем выше концентрация свободного цианида,
тем меньше содержание меди в катодном осадке.
16. Дефекты при латунировании и способы их устранения
Дефект
Причина дефекта
Способ устранения
Осадок имеет ярко-
красный цвет
Осадок имеет зелено-
ватый оттенок
Вздутие и отслаивание
покрытия
Бурное газовыделение,
покрытие не осаждается
Пониженная плотность
тока
Повышенное содержание
меди в электролите
Повышенная температура
электролита
Высокая плотность тока
Повышенное содержание
цинка в электролите ’
Избыток свободного циа-
нида
Повышенное значение
плотности тока
Плохая подготовка дета-
лей под покрытие
Большой избыток свобод-
ного цианида
Повысить плотность
тока
Ввести в электролит
комплексную соль цинка
Снизить температуру
электролита
Снизить плотность то-
ка
Ввести в электролит
комплексную соль меди
Разбавить ванну водой
Снизить плотность то-
ка
Улучшить качество
подготовки
Добавить цианистую
медь
Снизить плотность то-
ка
88
Для приготовления электролита латунирования в двух отдель-
ных емкостях готовят растворы медной и цинковой комплексных
солей. После растворения солей растворы декантируют в рабочую
ванну, доводят электролит водой до рабочего уровня и прораба-
тывают до получения покрытий требуемого состава и оттенка.
Дефекты при работе ванн латунирования и способы их устра-
нения приведены в табл. 16.
Удаление недоброкачественных латунных покрытий производит-
ся травлением в азотной кислоте или анодным растворением в
электролите. Состав электролита (г/л) и режим травления:
Хромовый ангидрид
Аммоний сернокислый .
. 200—300
.	50—100
Температура, °C	15—25
Плотность тока, Л/дм2 . .	8—10
Катод — свинец.
§ 49. Бронзирование
Бронзирование (покрытие сплавом медь — олово) применяется
для получения покрытия желтой бронзой (содержание олова в
сплаве менее 20%) и белой бронзой (содержание олова в сплаве
40—45%).
Покрытия желтой бронзой применяют для защиты стальных
деталей от коррозии и для защиты отдельных участков деталей при
азотировании стали. Для осаждения желтой бронзы рекомендуется
электролит следующего состава (г/л) и режим бронзирования:
Натрия станнат .... 30—35
Медь цианистая .... 70—75
Натрий цианистый (свобод-
ный) ......................10—15
Натр едкий (свободный)
Температура, °C .
Плотность тока, А/дм2 .
.	8—10
. 60—70
.	1—3
Аноды — бронзовые, литые того же состава, что и получаемое
покрытие.
Для приготовления электролита готовят отдельно станнат нат-
рия и медный цианистый комплекс. Приготовленные растворы
смешивают в требуемом соотношении и вводят избыток цианисто-
го натрия и едкого натра, доводят электролит до заданного объема
и прорабатывают током до получения покрытия с требуемым со-
ставом и оттенком.
Покрытия белой бронзой не обеспечивают надежной защиты
стали от коррозии из-за большого количества пор ои микротрещин.
Однако они нашли широкое применение для декоративных целей
вместо серебряных покрытий, а также вследствие высокой твердо-
сти, для замены серебра при гальваническом покрытии некоторых
видов контактов.
Для осаждения белой бронзы рекомендуется следующий состав
(г/л) и режим бронзирования:
Натрия станнат .... 30—45
Медь цианистая .... 15—20
Натрий цианистый (свобод-
ный) ......................12—15
Натр едкий (свободный) .	8—10
Температура, °C ...	65—70
Плотность тока, А/дм2 .	.	2—3
89
Материал анода — сталь марки 12Х18Н9Т.
Выбор нерастворимых анодов связан с необходимостью содер-
жания оловянных соединений в электролите только в виде четырех-
валентных ионов. При растворении оловянных анодов олово пере-
ходит в раствор как в виде двухвалентных, так и четырехвалент-
ных ионов. Присутствие в электролите ионов двухвалентного олова
приводит к образованию темных и шероховатых покрытий, поэтому
при бронзировании оловянные аноды пассивируют для предотвра-
щения растворения олова в виде двухвалентных ионов.
Дефекты, встречающиеся при бронзировании, и способы их
устранения приведены в табл. 17.
17. Дефекты при бронзировании и способы их устранения
Дефект
Причина дефекта
Способ устранения
Медленное осаждение
сплава
Малооловянистые покры-
тия розового цвета и мато-
вые (менее 15% олова в
сплаве).
Высокословянистые по-
крытия с золотистым оттен-
ком (менее 20% олова в
сплаве)
Малооловянистые покры-
тия светло-золотистого цве-
та с высоким блеском (бо-
лее 20% олова в сплаве)
Высокооловянистые по-
крытия матовые (более 45%
олова в сплаве)
Пониженная темпера-
тура электролита
Высокое содержание
цианидов
Малое содержание ме-
ди и олова в электроли-
те
Пониженная темпера-
тура электролита
Высокое содержание
едкого натра
Низкое содержание
свободного цианида
Высокое содержание
меди в электролите
Низкое содержание ед-
кого натра
Высокое содержание
свободного цианида
Высокое содержание
олова в электролите
Повысить температуру
электролита
Откорректировать
электролит
То же
Повысить температуру
электролита
Проработать электро-
лит при высокой анодной
плотности тока
Откорректировать
электролит
Добавить соли олова в
электролит
Добавить едкий натр
Откорректировать
электролит
Добавить соли меди
§ 50. Покрытия сплавом олово — свинец
Покрытие сплавом олово — свинец с’различным содержанием
олова применяется для обеспечения пайки деталей легкими при-
поями. В отличие от чистого олова сплавы олово — свинец сохра-
няют способность к пайке более длительное время. Кроме того,
покрытие сплавом олово — свинец применяется для антифрикцион-
ных целей и для защиты от коррозии.
Для антикоррозионной защиты применяют сплавы, содержащие
5% олова; для антифрикционных целей 5—11% олова. Для пайки
деталей используют покрытия сплавами, содержащими 18—60%
90
олова. Покрытие сплавом олово — свинец не образует при хране-
нии нитевидных кристаллов, наблюдаемых на оловянных покрыти-
ях. Оплавление покрытий олово — свинец значительно снижает
пористость покрытия и повышает его способность к пайке при дли-
тельном хранении. Оплавление осуществляют погружением покры-
тия в жидкий теплоноситель (глицерин, масло и т. п.) или с по-
мощью инфракрасного излучения.
Для осаждения сплава олово — свинец, содержащего 60% олова
и 40% свинца, используют борфтористоводородный электролит.
Состав электролита (г/л) и режим нанесения покрытия:
Олово борфтористоводород- ноо (в пересчете на ме-	Кислота борная пая)	(свобод-	25—40
талл) 	35—60 Свинец борфтористоводо- родный (в пересчете на	Клей мездровый Гидрохиноп . Температура, °C	• • •	3—5 0,8—1 15—25
металл)	25—40 Кислота борфтористоводо- родная (свободная) .	. 40—100	Плотность тока,	А/дм2 .	1—1,5
Аноды из сплава олово — свинец (содержание олова 60%, свин-
ца 40%).
Для приготовления электролита необходимое количество бор-
фтористоводородной кислоты делят на две части. В одной из них
в отдельной емкости растворяют окись свинца или углекислый
свинец, взятые в некотором избытке. Вторая часть борфтористово-
дородной кислоты идет на получение борфтористоводородного оло-
ва. Полученные растворы декантируют в ванну, затем в готовый
электролит вводят растворенные в горячей воде клей и гидрохинон
и доводят электролит до нужного объема.
Дефекты при нанесении покрытий сплавом олово — свинец и
способы их устранения приведены в табл. 18.
18. Дефекты при нанесении сплава олово — свинец
и способы их устранения
Дефект	Причина дефекта	Способ устранения
Крупнокристалличе-
ская структура покрытия
Снижение содержания
олова в сплаве
Полосы на покрытии
Плохая паяемость по-
крытия
Пизкое содержание
борфтористоводородной
кислоты
Недостаток клея в
электролите
Недостаточное количе-
ство олова в электроли-
те
Недостаточное количе-
ство клея
Избыток клея в элек-
тролите
Наличие более 0,1 г/л
примеси меди в электро-
лите
Добавить борфтористово-
дородную кислоту
Добавить клей
Ввести недостающее ко-
личество олова
Добавить 1—2 г/л клея
Отфильтровать электро-
лит, разбавить его водой и
откорректировать
Проработать электролит
при плотности тока 0,3—•
0,4 А/дм2
91
§51. Покрытие сплавом олово — висмут
Покрытие сплавом олово — висмут характеризуется хорошим
сцеплением с медью и ее сплавами, легкой паяемостью и сохране-
нием способности к пайке в течение длительного времени. При
осаждении сплава олово — висмут па стальные детали следует на-
носить подслой меди толщиной 6—9 мкм.
Осаждение покрытий сплавом олово —висмут производят из
электролита. Состав электролита (г/л) и режим нанесения покры-
тия:
Олово сернокислое	40—60
Кислота серная .	.	100—ПО
Висмут сернокислый	.	.	0,8—1,5
Натрий хлористый .	.	.	0,3- 0,8
Препарат ОС-20	.	. .	4—5
Температура, °C	15—25
Плотность тока, А/дм2 . .	1—2
Аноды — оловянные.
После осаждения покрытия аноды из электролита следует вы-
нимать и переносить в дистиллированную воду во избежание кон-
тактного вытеснения висмута оловом. Загрузку и выгрузку деталей
необходимо производить под током. В первые 10 с необходим тол-
чок тока до 2—4 А/дм2 (для улучшения сцепления с основным ме-
таллом).
Повышение концентрации висмута в электролите вызывает воз-
растание его содержания в сплаве, которое обычно составляет
0,3-3,0 %.
Дефекты при нанесении сплава олово — висмут и способы их
устранения приведены в табл. 19.
19. Дефекты при нанесении сплава олово— висмут
и способы их устранения
Дефект
Причина дефекта
Способ устранения
Шероховатое покрытие
Темно-серое покрытие,
плохо паяется
Низкое содержание
висмута в осадке
Появление в электро-
лите черной взвеси
Повышенное значение
плотности тока
Наличие механических
примесей в электролите
Наличие примесей меди в
электролите
Недостаточное содержа-
ние висмута в электролите
Недостаточное содержа-
ние хлористого натрия
Снизить плотность то-
ка
Отфильтровать элек-
тролит
Проработать электро-
лит при плотности тока
0,3—0,4 А/дм2
Добавить сернокислый
висмут
Добавить хлористый
натрий
Для приготовления электролита при тщательном перемешива-
нии в воду небольшими порциями вводят серную кислоту. В полу-
ченный раствор вводят необходимое количество сернокислого олова
и хлористого натрия. В небольшом количестве электролита раство-
ряют сернокислый висмут и вливают его в готовый раствор, после
чего вводят препарат ОС-20, предварительно растворенный в теп-
92
лой воде. Электролит требует проработки током в течение 3—4 ч
при плотности тока 0,5—1 А/дм2.
§ 52. Покрытия сплавами олово — цинк, олово — никель,
олово — кадмий, цинк — кадмий
Покрытие сплавом олово — цинк обладает высокими
защитными свойствами в условиях тропического климата, что поз-
воляет использовать его взамен дорогого и дефицитного кадмия.
Покрытие сплавом олово — цинк легко полируется до яркого бле-
ска, сохраняемого в течение длительного времени. Наиболее кор-
розионно-стойкими являются покрытия, содержащие 20—30% цин-
ка. Для осаждения сплава такого состава рекомендуется электро-
лит следующего состава (г/л) и режим нанесения покрытия:
Олово хлорное (в пересчете	Калий цианистый .... 40—50
на металл).............. 30—35	Натр едкий.................5—10
Цинка окись (в пересчете на	Температура, °C .	.	.	. 60—70
металл) ................3—5	Плотность тока, А/дм2 . . 2—3
Аноды из сплава олово — цинк с содержанием цинка 20%.
Перед началом осаждения необходимо формировать аноды при
повышенной анодной плотности тока.
Покрытия сплавом олово — никель, содержащие
50—65% олова и 50—35% никеля, отличаются высокими механи-
ческими свойствами, красивым внешним видом, высокой твер-
достью и устойчивостью к атмосферной коррозии. Для осаждения
сплава, содержащего 65% олова и 35% никеля, рекомендуется
электролит следующего состава (г/л) и режим нанесения покры-
тия:
Никель хлористый .	.	. 250 300
Олово хлористое . .	40—50
Натрий фтористый .	.	. 28—30
Аммоний фтористый .	35—38
Температура, °C	45—55
Плотность тока, А/дм2 .	. 0,5—1
Аноды — пластины из олова и никеля при соотношении их по-
верхности 1 :2.
Покрытие сплавом олово — кадмий получило ограни-
ченное применение из-за дороговизны обоих компонентов. Покрытие
применяют для защиты от коррозии стального и медного крепежа,
а также деталей, работающих в условиях морского и тропического
климата. Для осаждения сплава олово — кадмий, содержащего
20—50% олова, применяют электролит следующего состава (г/л)
и режим нанесения покрытия:
Кадмий борфтористоводо-
родный .................. 240—250
Аммоний борфтористоводо-
родный ..................50—60
Борфтористоводородпая
кислота.................50—70
Кислота борная	.	.	.	18—20
Олово борфтористоводо-
родное ..................20—30
Клей столярный	.	.	.	1—2
Температура, °C	20—30
Плотность тока, А/дм2 .	.	1,5—2
Аноды — сплав олово — кадмий.
Покрытия сплавом цинк — кадмий позволяет сократить
расход дорогого и дефицитного кадмия при защите от коррозии
стальных деталей в условиях морского климата.
93
Наибольшей стойкостью против коррозии в атмосфере влажного
воздуха обладают сплавы, содержащие 80—85% кадмия и 15—20%
цинка. Эти покрытия прекрасно сцепляются с основным металлом
и отличаются повышенной твердостью. Для осаждения этого спла-
ва рекомендуется электролит следующего состава (г/л) и режим
нанесения покрытия:
Цианистый комплекс цинка
(в пересчете на металл) . 6
Цианистый комплекс кадмия
(в пересчете на металл) . 20
Калий цианистый (свобод-
ный) .....................100
Температура, °C ...	18—20
Плотность тока, А/дм2 .	.	I
Аноды — сплав, содержащий 80% кадмия и 20% цинка.
Покрытие детали рекомендуется пассивировать в растворе, со-
держащем 150 г/л бихромата аммония и 10 г/л серной кислоты.
§53. Осаждение магнитных сплавов
Для защиты от внешних магнитных полей, в магнитных голов-
ках устройств видео- и звукозаписи, в вычислительной технике при-
меняются магнитные покрытия. К таким магнитным покрытиям от-
носятся железоникелевые сплавы и сплавы железо — никель с до-
бавками фосфора, кобальта и ряда других элементов.
Для получения железоникелевых покрытий, содержащих
50—80% никеля, применяют сернокислые, хлористые, сульфамино-
вые электролиты. Сернокислый электролит наиболее простой, по-
этому он получил широкое распространение. Его недостатком яв-
ляются большие внутренние напряжения покрытия, по, применяя
добавки, удается снизить эти напряжения. Состав сернокислого
электролита (г/л) и режим нанесения покрытия:
. 250—280
8—13
.	60
.	25
Сахарин .	.	.	.
Лаурилсульф ат .
Температура, °C
Плотность тока, А/дм2
0,8
0,1
20—60
3—6
Никель сернокислый
Железо сернокислое
Магний сернокислый
Кислота борная
Осаждаемые магнитные покрытия имеют нулевую магнитострик-
цию и приемлемые значения коэрцитивной силы (100—140 А/м).
Магнитные свойства сплава зависят от состава образующегося
осадка. С увеличением содержания в сплаве никеля коэрцитивная
сила возрастает. Магнитные свойства сплава зависят не только от
состава сплава, но и от режима осаждения, поскольку изменение
структуры осадков, размеры кристаллов может вызвать изменение
магнитных свойств сплава. Увеличение катодной плотности тока
вызывает уменьшение содержания железа в сплаве.
Введение сахарина препятствует выделению водорода и спо-
собствует получению равномерных магнитных характеристик (ко-
эрцитивной силы, величины остаточного намагничивания и т. д.).
Введение в двухкомпонентный сплав железо — никель фосфора
позволяет повысить износостойкость и защитные свойства сплава.
Включения фосфора в осадок также резко снижают внутренние на-
пряжения покрытия. Для осаждения трехкомпонентной системы
железо — никель — фосфор применяют следующий электролит
(г/л) и режим нанесения покрытия:
94
Никель сернокислый ... 75
Никель хлористый ... 75
Железо сернокислое .	.	.15
Натрия гипофосфит ... 10
Кислота борная .... 30
Температура, °C .	40—60
Плотность тока, А/дм2 .	. до 2
Контрольные вопросы
1.	Назовите условия совместного осаждения двух металлов.
2.	Каков состав электролита и режим работы при латунировании?
3.	В чем различие между покрытиями белой и желтой бронзами?
4.	Расскажите об устранении недостатков при нанесении покрытия сплавом
олово — свинец.
ГЛАВА IX. ПОКРЫТИЕ ДРАГОЦЕННЫМИ МЕТАЛЛАМИ
§ 54. Назначение и область применения серебряных покрытий
Состав ванн серебрения и режим работы. Серебро обладает вы-
сокой электропровотпостью, отражательной способностью и хими-
ческой устойчивостью во многих агрессивных средах, особенно в
щелочах и большинстве органических кислот.
В электротехнической и радиоэлектронной промышленности се-
ребрение используется для создания функциональных покрытий с
высокой электропроводностью и стабильной величиной переходного
сопротивления в местах контактов.
Благодаря высокой отражательной способности (коэффициент
отражения свежеполироваиного серебра около 99%) покрытие се-
ребром используется в светотехнических и оптических изделиях
(покрытие фар, зеркал, рефлекторов).
Большое распространение находит серебрение и в быту в ка-
честве декоративного покрытия (различные ювелирные изделия,
столовые приборы и т. д.).
Существенным недостатком серебряных покрытий является их
высокая чувствительность к действию сероводорода и других со-
единений серы. В атмосфере, содержащей даже незначительные
примеси этих соединений, серебряные покрытия быстро тускнеют,
покрываясь пленкой сернистого серебра.
Для серебрения применяют в основном цианистые электролиты,
обладающие высокой рассеивающей способностью и хорошей мелко-
зернистой структурой осадка. Разработаны также железосинеро-
дистые, пирофосфатные, иод истые и другие электролиты, которые
могут частично заменять токсичные цианистые растворы.
Цианистые электролиты серебрения. Основными компонентами
цианистых электролитов серебрения являются комплексные соли
серебра — дицианоаргентат натрия или дицианоаргептат калия.
Калиевые соли по сравнению с натриевыми обладают лучшей рас-
творимостью и позволяют применять более высокие плотности
тока.
Состав электролитов и режим осаждения могут изменяться в
широких пределах в зависимости от назначения покрытия. Для
улучшения равномерности распределения серебряного покрытия и
95
растворения анодов в электролит вводят дополнительно азотнокис-
лый калий, а для повышения электропроводности раствора — угле-
кислый калий. Для повышения рассеивающей способности электро-
лита, а также для нормального растворения серебряного анода не-
обходим избыток свободного цианида. Для получения блестящих
осадков серебра в цианистый электролит вводят специальные до-
бавки: сероуглерод (1,5—2 мл/л), гипосульфит (1 г/л) и другие
добавки, содержащие в основном сернистые соединения. Широко
используют электролит с добавкой каптакса в качестве блескооб-
разователя, хотя со временем каптакс склонен к разложению. Со-
став некоторых электролитов (г/л) и режимы серебрения:
Серебра дицианоаргентат
(в пересчете на металл) Калий цианистый (свобод-	50—60	35-45	45—60
ный) 		60—70	45—60	90—100
Калий углекислый .	40—60	30—50	50—60
Калий азотнокислый		50—70	
Каптакс		—	—	0,25—0,5
Температура, °C ...	15—25	15—25	15—25
Плотность тока, А/дм2 .	0,2—0,5	0,8—1,2	2—3
Аноды — серебро марки 999,9.
Электролит 3 требует предварительной проработки током
(30—35 А-ч/л), после чего вводят блескообразователь. Получению
блестящих осадков способствует также электроосаждение с ревер-
сированием тока.
Для приготовления цианистого электролита серебрения исполь-
зуют азотнокислое серебро. Приготовление электролита произво-
дится при затемнении или красном свете. Отдельно растворяют
цианистый калий. При доливании цианистого калия к раствору
азотнокислого серебра сначала выпадает осадок цианистого сереб-
ра, который затем легко растворяется в избытке цианистого калия.
Образующийся при этом азотнокислый калий улучшает процесс
электроосаждения серебра.
Процесс амальгамирования. При погружении деталей из меди
и ее сплавов в цианистый электролит серебрения происходит кон-
тактное осаждение серебра, обладающее плохим сцеплением сереб-
ряного осадка с основным металлом, так как в этих растворах
серебро более электроположительно, чем медь. Контактный слой
серебра служит основной причиной отслаивания серебряного по-
крытия от деталей. Для обеспечения надежного сцепления с по-
крытием детали из меди и се сплавов подвергают специальной
операции — амальгамированию. Детали погружают на 3—5 с в рас-
твор цианистой или хлористой ртути при /=15ч-25°С. Состав рас-
твора амальгамирования (г/л):
Ртути окись............6—8
Калий цианистый .... 60—70
Детали после амальгамирования имеют ровный белый цвет с
голубым оттенком, без черных пятен и непокрытых мест. Затем
детали тщательно промывают и завешивают в электролит серебре-
ния под током.
96
Последнее время операция амальгамирования все чаще заменя-
ется серебрением в цианистом электролите с пониженным содержа-
нием серебра и большим избытком свободного цианида. Состав
раствора (г/л) и режим амальгамирования:
Серебро цианистое . . .	1—2 Температура, °C . . . . 15—25
Калий цианистый (свобод-	Плотность тока, А/дм2 . . 2—3
ный).................80 — 100
Детали завешивают в ванну под током на несколько секунд.
После амальгамирования или предварительного серебрения детали
переносят в рабочий электролит для дальнейшего осаждения се-
ребра до требуемой величины.
Дефекты при эксплуатации цианистых электролитов серебрения
приведены в табл. 20.
20. Дефекты при эксплуатации цианистых электролитов
серебрения и способы их устранения
Дефект	Причина дефекта	Способ устранения
Шелушение и отслаи-
вание покрытия при по-
лировании и нагревании
Покрытие темное и
пятнистое. Аноды покры-
ты темным налетом
Покрытие рыхлое н
крупнокристаллическое
Темные пятна на по-
крытии. Аноды светлые
Плохая рассеивающая
способность электролита
(плохо покрываются про-
филированные детали)
Некачественная подготов-
ка к покрытию
Плохое качество амальга-
мирования
Низкая концентрация сво-
бодного цианида
Завышена катодная плот-
ность тока
Загрязнение электролита
анодным шламом и приме-
сями других металлов
Обеднение электролита
серебром
Недостаток свободного
цианида
Отсутствие карбонатов
Улучшить подготовку
перед амальгамировани-
ем
Проверить состав ван-
ны амальгамирования.
Скорректировать время
выдержки
Добавить цианистый
калий
Снизить плотность то-
ка
Отфильтровать элек-
тролит. Ввести аммиак
(1—2 мл/л) или гипо-
сульфит (1—2 г/л)
Ввести в электролит
азотнокислое серебро
Откорректировать
электролит
Нецианистые электролиты серебрения. Кроме цианистых элек-
тролитов существуют нецианистые электролиты серебрения: желе-
зистосинеродистые, сульфатные, иодистые, сульфосалициловые
и др. По своей рассеивающей способности они значительно усту-
пают цианистым электролитам и потому находят ограниченное
применение.
В промышленности применяют дициапоаргентатный электролит
серебрения, не содержащий свободного цианида. Состав электро-
лита (г/л) и режим серебрения:
7 — А. И. Коротин
97
Калия дицнаноаргентат	(в	Калий углекислый ,	.	.	30
пересчете на металл) .	.	90	Температура, °C	15—25
Калий роданистый .	.	.	250	Плотность тока, А/дм2	.	.	1,0—1,5
Дефектные серебряные покрытия со стальных деталей снимают
электрохимическим растворением в растворах цианистого калия
или натрия (50—70 г/л) при температуре 20—30° С. Плотность
тока составляет 0,3—0,5 А/дм2. Катод — медь, латунь, графит.
С латунных и медных деталей дефектные серебряные покрытия
снимают в подогретой до 80°С смеси растворов серной и азотной
кислот, взятых в сотиошенин 19:1.
§ 55.	Серебрение стальных деталей
для антифрикционных целей
Серебряные покрытия хорошо зарекомендовали себя как анти-
фрикционные в условиях вакуума, открытой атмосферы, в инерт-
ных газах и некоторых агрессивных средах. Методом электролити-
ческого осаждения можно получить достаточно толстые серебряные
покрытия (порядка 1,7—1,8 мм) с требуемыми механическими и
антифрикционными свойствами.
Для получения толстых серебряных покрытий стальные детали
предварительно па очень короткое время завешивают в серебряную
ванну с высоким содержанием цианида при повышенной плотности
тока. Состав цианистого электролита для серебрения стальных де-
тален может колебаться в широких пределах. Состав электролита
(г/л) н режим серебрения:
Серебро цианистое .	.	. 45—135
Калий цианистый (свобод-
ный) ......................45—130
Калий углекислый .	.	. 15—75
Блескообразователь (вводит-
ся по мере необходимо-
сти) ......................4—30
Температура электролита, °C 21—32
Плотность тока, А/дм2 .	.	5—15
Необходимо применять интенсивное перемешивание и периоди-
ческую фильтрацию электролита.
На подшипниковых заводах применяют также железистосинеро-
дистый электролит серебрения, позволяющий получать серебряные
покрытия, которые по своей износостойкости и антифрикционным
свойствам несколько выше, чем
литов. Состав электролита (г/л)
Серебро азотнокислое .	.	20—45
Калий железистосинероди-
стый ................... 120—180
Калий углекислый .	.	.	10—80
полученные из цианистых электро-
и режим серебрения:
Трилон Б................1—5
Температура, °C	20—50
Катодная плотность тока,
А/дм2...................0,5—1
Электролиз проводят при использовании асимметричного неси-
нусоидального или реверсивного тока. Применение нестационарных
режимов уменьшает пассивацию серебряных анодов и повышает
стабильность электролита. Анодная плотность тока 0,1—0,2 А/дм2.
Плотность переменного тока 0,3—0,6 А/дм2.
98
§ 56.	Твердое и контактное серебрение
Серебряные покрытия, полученные из обычных электролитов,
отличаются малой твердостью и небольшой износостойкостью. Для
повышения твердости и износостойкости серебряных покрытий в
электролит вводят соли никеля или кобальта. При этом твердость
покрытия повышается в 1,5 раза, а износостойкость почти в 3 раза.
Состав электролита (г/л) и режим серебрения:
Калий дицианоаргентат (в
пересчете на металл) 30
Комплексная цианистая соль
кобальта (в пересчете на
металл) .................. 1
Калий цианистый .... 20
Калий углекислый ... 30
Температура, °C ... 15—25
Плотность тока, Л/дм2 .	.	0,8—1
Основным назначением контактного (химического) серебрения
является изготовление зеркал и осаждение электропроводящего
слоя серебра на деталях из керамики, пластмассы, стекла и др.
Сущность процесса состоит в восстановлении серебра из его комп-
лексных солеи, в основном из аммиачных. Для восстановления
применяют органические соединения
Для контактного серебрения приготавливают отдельно соли
серебра и восстановителя. Для этого 4—5 г азотнокислого серебра
предварительно растворяют в 100 мл дистиллированной воды, до-
бавляют по каплям 25%-ный раствор аммиака, затем раствор ще-
лочи и доводят водой до 1 л. Приготовленный раствор хранят в
темном месте (жизнеспособность раствора не более суток). Рас-
твор восстановителя готовят растворением 80—90 г сахара в не-
большом количестве горячей воды, добавляют 2—3 мл серной кис-
ло! ы (плотностью 1,84 кг/м3), кипятят в течение 3—5 мин и дово-
дя г расшор до 1 л.
Непосредственно перед серебрением оба раствора смешивают
в пропорции: 20 объемов раствора соли на 1 объем раствора вос-
становителя.
Температура при контактном серебрении 15—25° С.
§ 57.	Тускнение серебряных покрытий и методы борьбы с ним
Одним из существенных недостатков серебряных покрытий яв-
ляется их быстрое потемнение под воздействием находящихся в
атмосфере сернистых соединений.
Для защиты серебряных изделий от потускнения в зависимости
от условий применения их покрывают тонкой бесцветной пленкой
сплава КПЭЦ, состоящего из канифоли (25% масс), синтетическо
го церезина (20% масс), полистирола (30% масс) и эпоксидной
смолы ЭД 6 (25% масс). Защитную пленку КПЭЦ наносят непо-
средственно после серебрения, окуная детали в приготовленный
раствор. После этого детали сушат в течение 20—30 мин при ком-
натной температуре, а затем 1 ч при 100—120°С.
Для предохранения от тускнения серебряных покрытий приме-
няют также пассивирование серебряных изделий в растворах би-
7*
99
хромата калия. Хроматная пленка, полученная электрохимическим
способом, не увеличивает переходное сопротивление покрытия и не
затрудняет пайку деталей.
Состав электролита (г/л) и режим пассивирования:
Калий хромовокислый .	100—150	Плотность тока, Л/дм2 . . 3
Натрий углекислый . .	1—2	Время обработки, мин . . 20
Температура, °C	15—25
После обработки изделия промывают и сушат при температуре
60—70’ С в течение 5—10 мин.
Для декоративных целей серебряные покрытия подвергают так
называемому «старению», в результате чего поверхность покрыва-
ется топким слоем сернистого серебра толщиной около 1 мкм, на-
поминающим вид старого серебра. Это осуществляется оксидиро-
ванием серебра в растворе серной печени, состоящем из одной ча-
сти (по массе) серы и двух частей поташа. Время обработки
3—5 мин.
§ 58.	Область применение золочения. Состав ванн
и режим работы
По своим свойствам золотые покрытия выделяются среди про-
чих металлических покрытий и, несмотря на высокую стоимость,
имеют достаточно широкое, применение. Золотые покрытия обла-
дают высокой химической стойкостью, не тускнеют с течением вре-
мени, имеют хорошую тепло- н электропроводность. Кроме ювелир-
ного дела и часовой промышленности золотые покрытия применя-
ют в радиотехнике для покрытия электрических контактов, печат-
ных схем, полупроводников и т. д.
Нанесение золотых покрытий может быть осуществлено не-
сколькими способами:
листовой — золото в виде листов толщиной 0,1—0,3 мкм наклеи-
вается па изделие с помощью копалевого лака;
огневой — изделие покрывают 10%-ной амальгамой золота и
подвергают нагреву до 400—450° С; после возгонки ртути на изде-
лии остается топкий слой золота;
плакирование — тонкие листы золота прокатывают на вальцах
с основой или расплющивают под прессом;
электролитический — путем электролиза можно получать по-
крытия любой толщины;
контактный—золото восстанавливается без использования тока
извне с применением контакта (Zn или А1) за счет разности по-
тенциалов.
Наибольшее распространение получило электролитическое зо-
лочение, осуществляемое из цианистых электролитов, характери-
зующихся высокой рассеивающей способностью и позволяющих
получать плотные, мелкокристаллические осадки, хорошо сцеплен-
ные с основным металлом. Состав цианистого электролита (г/л) и
режим золочения:
10Э
Калия дицианоаурат (в пе-	Температура, °C . . . . 50—60
ресчете на металл) .	4—10	Плотность тока, А/дм2 . 0,2—0,5
Калий цианистый (свобод-
ный) .................10—20
Аноды — золотые марки 999,9.
Для приготовления цианистого электролита золочения раство-
ряют хлорное золото в растворе цианистого калия. Удобнее поль-
зоваться готовым дицианоауратом калия, которое выпускается про-
мышленностью
Дефекты при эксплуатации цианистых электролитов золочения
и способы их устранения приведены в табл. 21.
21. Дефекты при эксплуатации цианистых электролитов
золочения и способы их устранения
Дефект	Причина дефекта	Способ устранения
Красный оттенок по-	Налично солей меди в	Проработать электро*
крытия	электролите	ЛИТ под током
Белый или зеленова-	Наличие солей серебра в	Проработать электро-
тый оттенок покрытия	электролите	лит под током
Темный п рыхлый оса-	Завышена плотность то-	Снизить плотность то-
док золота	ка	ка
Светлый бледный оса-	Плотность тока ниже	Повысить плотность то-
док золота	0,05 А/дм2 Низкая концентрация со- лей золота Низкая температура элек- ।ролита	к а Откорректировать со- став электролита Подогреть электролит
Пассивирование ано-	Низкая концентрация сво	Добивать цианистый
дов, быстрое уменьшение	бедного цианида	калий
концентрации золота в	Высокая анодная плот-	Снизить анодную плот-
электролите	ность тока	ность тока
Помимо цианистого электролита золочения оргапиченпое при-
менение получил железистосинеродистый электролит. Состав элек-
тролита (г/л) и режим золочения:
Золото хлорное (в пересчете
на металл)	.	.	.1,5
Калий железистосинероди-
стый .......................15
Натрий углекислый .
Температура, °C .
Плотность тока, А/дм2
15
50
0,1—0,2
Аноды — золотые.
По рассеивающей способности, структуре покрытия и выходу
по току железистосинеродистый электролит уступает цианистому.
Для приготовления железистосинеродистого электролита золо-
чения отдельно растворяют желтую кровяную соль и безводную
соду. Растворы сливают вместе, кипятят и в кипящий раствор вво-
дят горячий раствор хлорного золота. Приготовленный электролит
рекомендуется перед эксплуатацией прокипятить в течение 4—5 ч.
Для повышения твердости и износостойкости золотых покрытий
в электролит золочения вводят добавки солей серебра, меди, нике-
101
ля, кобальта и др. В качестве такого электролита, например, при-
меняют дицианоауратный электролит для осаждения блестящего
покрытия сплавом золото — кобальт. Состав электролита (г/л) и
режим золочения:
Калия дицианоаурат (в пе-	Кислота лимонная .	.	.	80—100
ресчете па металл) .	.	6-8	Температура, °C ...	20—30
Кобальт сернокислый (в пе-	Плотность тока, А/дм2 .	.	0,4—0,8
ресчете на металл) .	. 0,8—1,0
Аноды — платиновые.
Применяют также нерастворимые аноды из платинированного
титана, графита марки Э и стали 08Х18Н10Т. Снятие дефектных
золотых покрытий производят анодным растворением золота в со-
ляной пли серной кислоте при температуре 15—25°С и плотности
тока 0,1—1,0 А/дм2. Катод — свинец или железо.
§ 59.	Область применения платинирования.
Состав ванн и режим работы
Электролитические осадки платины характеризуются высокой
устойчивостью к большинству агрессивных сред и истиранию. Мик-
ротвердость платиновых покрытий составляет 4500—6000 МПа.
Коэффициент отражения платины достигает 70%. В связи с этим
платинирование находит применение для повышения надежности
работы электроконтакт он в тяжелых условиях эксплуатации (тол-
щина 3—10 мкм); в оптическом приборостроении (толщина
0,1—0,5 мкм) и т. д.
Платинирование осуществляется в основном из фосфатных и
цис-диамминонитрптпых электролитов. Состав фосфатного элек-
тролита платинирования (г/л) и режим платинирования:
Аммония хлорплатннат .	. 24	Температура, °C .	.	60
Натрия фосфат двузаметен-	Плотность тока, А/дм2 .	. 0,4—0,5
ный..................120
Аноды — платиновые.
Для приготовления фосфатного электролита металлическую
платину растворяют в царской водке. Образовавшуюся хлорную
платину (в виде желтых кристаллов) нейтрализуют аммиаком; по-
лученный хлорплатннат аммония (Гч Ы4) 2PtCle отфильтровывают,
добавляют к нему раствор двухзамещенного фосфата натрия и ки-
пятят смесь до исчезновения запаха аммиака и получения светло-
желтого раствора. Электролит требует предварительной проработ-
ки, без которой нельзя получить качественные осадки платины, и
выход по току будет очень низок.
Кроме того, необходимо применять перемешивание электролита
сжатым воздухом и не допускать падения концентрации хлорпла-
тината ниже 5 г/л в пересчете на металл.
Цнс-диамминопитритпые электролиты платинирования отлича-
ются большей устойчивостью в работе, чем фосфатные, и позволя-
ют применять высокие плотности тока. Состав электролита (г/л)
и режим платинирования:
102
Платины цис-диамминонит-	Натрии азотистокислый . 10—12
рпт (в пересчете на ме-	Аммиак водный 25%-ный . 50—60
талл)................10	Температура, °C	. 90—100
Аммоний азотнокислый	100—120	Плотность тока, А/дм2	.	6—7
Аноды — платиновые.
Для приготовления цис-диамминонитритного электролита ме-
таллическую платину растворяют в царской водке. Полученный
раствор хлорной платины смешивают с 10-кратным объемом рас-
твора азотистокислого натрия при нагревании до 40—50° С. При
этом четырехвалентная платина восстанавливается до двухвалент-
ной с образованием платинонитрита натрия Na2[Pt (NO2)4]. К полу-
ченному раствору добавляют аммиак до получения цне-нзомера
диамминонитрита платины Pt(МНз)2(МО2)2, который выпадает в
осадок. При составлении электролита осадок растворяют в 5%-ном
растворе аммиака и добавляют водные растворы остальных ком-
понентов.
Снятие дефектных платиновых покрытий осуществляется при
их завешивании в платиновый электролит в качестве аподов с ис-
пользованием серебряных или графитовых катодов.
§ 60.	Область применения палладирования.
Состав ванн и режим работы
Палладиевые покрытия характеризуются высокой твердостью и
износостойкостью, а также неизменной электропроводностью. По-
этому палладнрованпе применяют в качестве контактного покры-
тия различных деталей в электронной аппаратуре.
Для палла троваинй применяют фосфатные и аминохлоридные
электролиты Состав фосфатного электролита (г/л) и режим пал-
ладирования:
Палладий хлористый .
Натрий фосфорнокислый
двузамещенпый .
Аммоний фосфорнокислый
двузамещенный .
20—30
100-130
15—25
Кислота бензойная .	.	. 2,5—3
Температура, °C	50—60
Плотность тока, А/дм2 .	. 0,1—0,2
При осаждении используют нерастворимые графитовые или
палладиевые аноды. Соотношение площади анодов к площади ка-
тодов 3:1. Для приготовления фосфатного электролита растворя-
ют з воде хлористый палладий, приливают к нему бензойную кис-
лоту, и полученную смесь вводят небольшими дозами при переме-
шивании в горячий раствор фосфатов. Состав аминохлоридного
электролита (г/л) и режим палладирования:
Палладия тетраамннохлорид	35	Температура, °C .	.	.	.	15—25
Аммиак водный 25%-ный	.	55	Плотность тока, А/дм2	.	.	1—2
Аммоний хлористый ... 18
Анодами служат палладиевые пластины с соотношением пло-
щади анода к катоду 3: 1
Переходное сопротивление палладиевых покрытий из амииохло-
ридиого электролита ниже, чем из фосфатною
103
Для приготовления аминохлоридного электролита хлористый
палладий растворяют в разбавленной соляной кислоте (1 :4). В на-
гретый до 70—90 С раствор, постепенно при перемешивании, при-
ливают 25% ный раствор аммиака до растворения кирпично-крас-
ного кристаллического осадка. В полученный желто-зеленый рас-
твор тетрааминохлорида палладия добавляют хлористый аммоний
и доводят электролит дистиллированной водой до заданного уров-
ня. Электролит требует проработки под током.
§ 61.	Область применения родирования.
Состав ванн и режим работы
Родиевые покрытия характеризуются высокой химической ус-
тойчивостью, хорошей износостойкостью и твердостью. Родиевые
покрытия обладают низким переходным электрическим сопротив-
лением, поэтому их применяют в электротехнической промышлен-
ности для покрытия контактов. Покрытия родием имеют красивый
внешний вид, обладают высокой отражательной способностью
(70—75%) и не тускнеют, вследствие чего родиевые покрытия при-
меняются в оптических приборах. Толщина родиевых покрытий для
изготовления контактов 1—5 мкм, для изготовления зеркал
0,1—0,2 мкм.
Родий осаждается из фосфатных и сульфатных электролитов.
Состав фосфатного электролита (г/л) и режим родирования:
Калия хлорородиат (в пере-	Температура, °C .	.	.	. 15—25
счете на металл) ... 2	Плотность тока, А/дм2 .	.0,15
Кислота фосфорная ... 50
В качестве нерастворимых анодов применяют родий.
Электролит применяют для получения блестящих родиевых по-
крытий; выход по току очень низок.
Для приготовления фосфатного электролита порошкообразный
металлический родий смешивают с 5-кратным количеством хлори-
стого калия и помещают в трубчатую печь, где смесь нагревают
до 700° С и пропускают через нее влажный хлор в течение 4—5 ч.
В результате образуется хлорородиат калия, который используют
для составления электролита.
Сульфатные электролиты родирования позволяют применять
большие плотности тока. Состав электролита (г/л) и режим роди-
рования:
Родия гидроокись (в пере-	Температура, °C ... 20—50
счете на металл) ...	2	Плотность тока, А/дм2 .	. 0,5—1,5
Кислота серная .... 30—50
Аноды — родий.
Электролит требует периодического корректирования хлороро-
д и атом калия.
Основным компонентом для приготовления сульфатных электро-
литов служит гидроокись родия. Для ее получения к раствору хло-
рородиата калия добавляют по каплям при интенсивном переме-
шивании 30%-пый раствор едкого кали до перехода цвета раствора
104
из розовато-желтого в светло-желтый. Осадок гидроокиси родия»
отфильтровывают, промывают и добавляют необходимое количеств
во серной кислоты.
Контрольные вопросы
1	Перечислите области применения и свойства серебряных покрытий.
2.	Назовите основные компоненты цианистого электролита серебрения.
3.	Что такое операция «амальгамирования» и в чем ее сущность?
4.	Какие существуют методы борьбы с тускпепием серебряных покрытий?
ГЛАВА X. ОКСИДИРОВАНИЕ И ФОСФАТИРОВАНИЕ
ЧЕРНЫХ МЕТАЛЛОВ
§ 62.	Назначение и область применения оксидирования.
Щелочное оксидирование
Оксидирование — окисление поверхностных слосв металл
лических изделий химической или электрохимической обработкой*
либо воздействием воздуха при высоких температурах. Образую^
щиеся оксидные пленки предохраняют изделие от коррозии или
придают им декоративный вид.
Цвет оксидной пленки зависит от состава металла и времени
выдержки в электролите Оксидные пленки на стали имеют сине-
вато-черный или фиолетово-черный цвет.
Защитно-декоративные оксидные пленки толщиной до 3 мкм
получают химическим методом. Пленки обладают ограниченной
защитной способностью, поэтому их используют в легких условиях,
эксплуатации. Химическое оксидирование проводят как в щелоч-
ных, так и в кислых растворах.
При щелочном оксидировании процесс ведут в концентрирован-
ных растворах едкой щелочи с добавлением окислителей — нитра-
тов или нитритов натрия или калия. Оксидная пленка, полученная
из этих растворов, имеет толщину 0,6—0,8 мкм. Оксидирование
производится при температуре кипения раствора, которая опреде-
ляется в основном содержанием щелочи.
Структура окисной пленки и ее толщина зависят от концентра-
ции окислителей в растворе: при повышении концентрации в рас-
творе окислителей на поверхности металла образуется тонкий,
плотный окисный слой; при повышении концентрации щелочи ок-
сидные пленки будут толстые и рыхлые. Возможно появление крас-
но-бурого налета гидрата окиси железа, снижающего качество*
окисного покрытия. Накапливающийся при этом на дне ванны оса-
док гидроокиси железа следует периодически удалять.
При содержании в растворе азотнокислых солей образуются
матовые пленки черного цвета, а азотистокислых солей—блестя-
щие пленки с сипсватым отливом. Первые пленки более коррози
онно-стойкие, чем вторые. Для щелочного оксидирования стали*
применяют растворы (г/л) и режимы оксидирования:
105*
Натр едкий............ 500—600 600—700 700—800
Натрия нитрат ....	50—100	30—35	200—250
Натрия нитрит ....	200—250	15—20	50—70
Натрий хлористый ...	—	18—20	—
Температура, °C	.	135—145	135—140	138—142
В растворе 1 получают блестящие, а в растворе 3 матовые
пленки.
Содержание в растворе 2 хлористого натрия способствует уст-
ранению красного налета гидрата окиси железа.
Качественные оксидные пленки большой толщины получают по-
гружением стальных деталей сначала в раствор с меньшей, а за-
тем с большей концентрацией щелочи. Продолжительность обра-
ботки в первой ванне 20 —30 мин, во второй 30—40 мин. Перед по-
гружением во вторую ванну детали промывают в воде.
Для приготовления растворов щелочного оксидирования едкий
натр, азотнокислый и азотистокислый натрий растворяют в отдель-
ных емкостях и последовательно переливают в рабочую ванну:
сначала едкий натр, а затем азотнокислые соли натрия. В ванну
доливают воду до заданного уровня. Свежеприготовленный рас-
твор еще не содержит железа, что не даст нормального покрытия,
поэтому необходимо проработать раствор со стальными полосами
в течение нескольких часов. Вместо проработки в раствор можно
ввести 3—5 г/л сернокислого железа
О необходимости корректирования электролита судят по изме-
нению температуры кипения раствора и внешнего вида оксидной
пленки
Приготовление и корректирование раствора щелочного оксиди-
рования, несмотря па простоту его состава, требует высокой ква
лификации исполнителя. Температура раствора очень высока и при
добавлении холодной воды может произойти выброс части раство-
22. Дефекты при щелочном оксидировании и способы их устранения
Дефект
Причина дефекта
Способ устранения
Отсутствие оксидной
пленки
Цветные оттенки ок-
сидной пленки
Красно-бурый налет иа
оксидной пленке
Желто-зеленый налет
на оксидной пленке
Пятнистость оксидной
пленки
Высока концентрация ком-
понентов в растворе
Недостаточная продолжи-
тельность оксидирования
Низкая концентрация
окислителей в растворе
Большое содержание гид-
роокиси железа в растворе
Низка концентрация ще-
лочи в растворе
Недоброкачественная под-
готовка поверхности перед
оксидированием
Недостаточное встряхива-
ние деталей
Осторожно разбавить
раствор водой
Увеличить продолжи-
тельность оксидирования
Добавить нитрат или
нигрит натрия
Удалить осадок гидро-
окиси железа
Ввести добавку щелочи
в раствор
Улучшить подготовку
поверхности перед окси-
дированием
Встряхивать детали в
корзинах во время окси-
дирования
106
ра из ванны. Поэтому доливать воду необходимо малыми дозами
при энергичном перемешивании раствора, при этом нужно быть
внимательным и осторожным.
Дефекты при щелочном оксидировании и способы их устране-
ния приведены в табл. 22.
§ 63.	Бесщелочное оксидирование
Бесщелочное оксидирование позволяет получать пленки толщи-
ной до 3 мкм, содержащие как окислы, так и фосфаты металлов.
Антикоррозионные, адгезионные и механические свойства оксидно-
фосфатных пленок в несколько раз выше свойств оксидных пленок,
полученных в ваннах щелочного оксидирования. При бссщслочпом
оксидировании по сравнению с щелочным оксидированием продол-
жительность процесса меньше в 2—3 раза, используются более
низкие температуры растворов, увеличивается термостойкость по-
лучаемого покрытия.
Бесщелочное оксидирование позволяет обрабатывать в раство-
ре стальные детали, имеющие паяные соединения. Для получения
оксидно-фосфатных покрытий используют растворы. Состав раство-
ров (г/л) и режимы оксидирования:
Кислота ортофосфорпая.............. 1—2	I—2
Кальций азотнокислый............... 80—100	—
Барий азотнокислый................. —	80—100
Марганца двуокись..................ОД—1 10—12
Температура, °C.................... 98—100 94—98
Время выдержки, мни................ 40—45 40—60
В растворе 2 можно обрабатывать чугун.
При обработке легированных сталей концентрацию ортофос-
форной кислоты берут несколько выше, чем при обработке углеро-
дистых сталей.
Признаком завершения процесса оксидирования служит пре-
кращение обильного газовыделения.
Дефекты при бешцелочпом оксидировании и способы их устра-
нения приведены в табл. 23.
23. Дефекты при бесщелочном оксидировании и способы их устранения
Дефект	Причина дефекта	Способ устранения
Неравномерная окра- ска оксидной пленки Крупнокристалличе- ское строение пленки Мажущаяся	черная пленка Тонкая, грубокристал- лическая пленка с от- дельными светлыми пят- нами	Плохое	обезжиривание деталей Низкая температура рас- твора Избыток ортофосфорной кислоты Недостаток ортофосфор- нои кислоты	Улучшить подготовку' перед оксидированием Нагреть раствор до ки- пения 11о1ШЗИТЬ кислотность раствора, добавить угле- кислый кальций Добавить ортофосфор- ную кислоту
107
Приготовление раствора бесщслочного оксидирования начинают
с растворения в отдельных емкостях окислителей (азотнокислых
солей кальция и бария). Азотнокислый кальций лучше готовить не-
посредственно в цехе растворением гашепой извести в азотной кис-
лоте. Полученные растворы декантируют в рабочую ванну и вводят
ортофосфорную кислоту с некоторым избытком для первичной ре-
акции со стенками ванны. Перекись марганца для предотвращения
взмучивания насыпают в мешочки из хлопчатобумажной ткани и
помещают на дно ванны. Корректирование раствора бесщелочного
оксидирования сводится к поддержанию необходимой кислотности
и периодической добавке окислителей ио данным анализа.
Повышение защитной способности оксидных и оксидно-фосфат-
ных покрытий достигают обработкой их в пассивирующих раство-
рах пропиткой минеральными маслами или консистентными смаз-
ками. После оксидирования детали тщательно промывают в холод-
ной проточной воде для удаления следов растворов. Для полного
удаления остатков щелочи с поверхности деталей и пассивирова-
ния оксидной пленки при щелочном оксидировании следует про-
мыть детали в 3—5%-ном растворе хромового ангидрида. Затем
детали погружают в 2—3%-ный раствор хозяйственного мыла, по-
догретый до температуры 70—80° С. Извлеченные из мыльного рас-
твора детали, без последующей промывки погружают в минераль-
ное масло (веретенное, машинное, вазелиновое), нагретое до тем-
пературы 100—120 С, па 5—10 мин. Избыток масла удаляют про-
тиранием деталей чистой сухой ветошью.
Красивый внешний вид и металлический блеск оксидных пленок
получается только па полированной поверхности деталей. Детали,
оксидированные после травления или пескоструйной обработки,
имеют серовато-черный цвет без металлического блеска.
Недоброкачественные оксидные пленки удаляют в 10%-ном
растворе соляной или серной кислот. Промасленные оксидные
пленки предварительно обезжиривают в растворе кальцинирован-
ной соды.
§ 64.	Назначение и область применения фосфатирования
Фосфатирование — один из самых простых и экономич-
ных методов защиты черных металлов от коррозии Фосфатные
покрытия представляют собой пленку нерастворимых фосфатов на
поверхности защищаемого металла. Фосфатная пленка устойчива
в атмосферных условиях, в смазочных маслах и органических рас-
творителях, но разрушается в кислотах и щелочах. Фосфатная
пленка является наилучшим грунтом под окраску стальных дета-
лей. Кроме того, свойства фосфатной пленки позволяют применять
ее как антифрикционное и электроизоляционное покрытие (выдер-
живает напряжение 500—800 В). Фосфатированию можно подвер-
гать углеродистые и низкоуглеродистые стали, чугун Высокоугле-
родистые стали фосфатируются с образованием пленки низкого
качества.
108
Механизм осаждения фосфатной пленки. Фосфатирование дета-
лей из черных металлов осуществляется в растворе однозамещен-
ных солей ортофосфорной кислоты и связано с гидролизом этих со-
лей, который происходит особенно интенсивно при нагревании.
Формирование фосфатной пленки начинается с взаимодействия
металла с фосфорной кислотой при погружении в фосфатирующий
раствор: Fe4-2H3PO4 = Fe(H2PO4)2 + H2.
Образующиеся однозамещенные фосфаты легко гидролизуются
до двух- и трехзамещенпых: Fe(H2PO4)2^—ГеНРСЦ + НзРС^;
3Fc (Н2РО4) 2^Fe3 (РО4) 2 + 4Н3РО4
Выделяющаяся при реакции свободная фосфорная кислота спо-
собствует дальнейшему ходу процесса. По мере роста слоя фосфат-
ной пленки поверхность металла изолируется от воздействия рас-
твора и скорость процесса постепенно уменьшается.
Толщина мелкокристаллических пленок, как правило, не пре-
вышает 6 мкм, а толщина крупнокристаллических пленок может
достигать 40—50 мкм.
Способ подготовки поверхности оказывает существенное влия-
ние на структуру фосфатного покрытия
Травление приводит к образованию рыхлой крупнокристалли-
ческой пленки, поэтому после травления непосредственно перед
фосфатированием следует проводить обработку деталей в 0,3—0,5 % -
ном растворе нитрита натрия при температуре 60—70° С в течение
1—2 мин или в 3—5%-пом растворе кальцинированной соды.
Обезжиривание в сильно щелочных растворах также приводит
к образованию крупнокристаллических пленок.
Чистовая механическая обработка кругом, гидроабразивная
обработка, сухая галтовк i и другие виды обработки способствуют
получению мелкокристаллической фосфатной пленки, которая ха-
рактеризуется низкой пористостью и более высокой коррозионной
стойкостью по сравнению с крупнокристаллической.
§ 65.	Состав растворов фосфатирования и режим работы
Существует несколько способов фосфатирования черных метал-
лов: нормальный, ускоренный, струйный и холодный.
Нормальное фосфатирование. Для черных металлов используют
фосфатирующие растворы па основе препарата «Мажеф», в состав
которого входят соли марганца Mn(H2PO4)2 и железа Fe(H2PO4)2.
Такие растворы можно легко йриготовить, они стабильны в экс-
плуатации и позволяют получать качественную фосфатную пленку.
Концентрация препарата «Мажеф» составляет 30—35 г/л. Тем-
пература раствора поддерживается на уровне 96—98° С. Пленки,
полученные при меньшей температуре, имеют грубокристалличе-
скую структуру, а применение более высоких температур приводит
к загрязнению покрытия шламом. Продолжительность фосфатиро-
вания составляет 0,5—1,5 ч и зависит от назначения фосфатной
пленки Например, для электроизоляционного покрытия достаточно
30—40 мин, а для защиты от коррозии 1,5 ч.
109
Прекращение выделения пузырьков водорода свидетельствует
об окончании процесса фосфатирования, однако рост пленки про-
должается еще некоторое время, поэтому детали выдерживают в
ванне еще в течение 5—10 мин, после чего выгружают, промывают
и сушат.
Чтобы приготовить раствор фосфатирования необходимо загру-
зить сухой препарат «Мажсф» в рабочую ванну с кипящей водой
при перемешивании сжатым воздухом.
Нагрев осуществляется паровым змеевиком, который делают
съемным для периодического снятия с него твердой корки нераст-
воримых фосфатов, которая затрудняет процесс нагревания.
В процессе обработки детали следует периодически встряхи-
вать, чтобы избежать неравномерного фосфатирования Для мас-
сового фосфатирования крепежных и мелких дета чей используют
ванны с вращающимися барабанами. Частота вращения барабана
15—25 об/ч.
Ускоренное фосфатирование. Введение различных добавок в
обычный фосфатный раствор позволяет ускорить процесс фосфати-
рования. Состав растворов (г./л) и режимы фосфатирования:
Препарат «Мажеф» Цинк азотнокислый	.	.	. 30—35 . 55— 65	50—55	10—20
Цинка монофосфат	—	35—40	8—12
Барий азотнокислый Кислота ортофосфорная	—	13—15	30—40
Температура, °C	.	.	. 85 05	85 95	75—85
Время выдержки, мии	.	.	. 10-20	15—20	3—10
Ускоренное фосфатирование стали в растворе дает пленки с
более высокой защитной способностью, чем в растворе 1 с препа-
ратом «Мажсф». Раствор 3 предназначен для фосфатирования
пружинных деталей.
Пленки, полученные из ванн ускоренного фосфатирования, об-
ладают меньшей защитной способностью, поэтому их пассивируют
в растворе двухромовокислого калия (2—3 г/л) и используют толь-
ко для получения грунта под лакокрасочные покрытия. В настоя-
щее время для ускоренного фосфатирования используют готовые
концентраты КФЭ-1, КФЭ-3 и КПФ-1. Последний концентрат при-
меняют для антифрикционного фосфатирования.
Струйное фосфатирование. Один из видов ускоренного фосфа-
тирования, при котором рабочий раствор распыляется на предва-
рительно подготовленную поверхность металлических деталей. Со-
став раствора (г/л) и режим фосфатирования:
Цинк фосфорнокислый одно-	Медь углекислая .... 0,06
замещенный .... 14	Температура, °C . .	. 55—65
Натрий азотнокислый . . 28	Время выдержки, мин	. 1—2
Холодное фосфатирование. В практике также используют рас-
творы для фосфатирования, не требующие подогрева. Фосфатные
пленки, полученные в таких растворах, характеризуются малой
толщиной и применяются в качестве грунта под окраску. Состав
раствора (г/л) и режим фосфатирования:
НО
Препарат «Мажеф» .	. 25—30	Температура, °C .	. 15—30
I [ник азотнокислый . . 35—40	Время выдержки, мин . 40
Натрий фтористый .	5—10
Фосфатирование в холодных растворах дает хорошие результа-
ты только для деталей, обработанных механически кругом или пе-
скоструйной обработкой.
Дефекты при фосфатировании и способы их устранения приве-
дены в табл. 24.
24. Дефекты при фосфатировании и способы их устранения
Дефект	Причина дефекта	Способ устранения
Тонкая светло-серая просвечивающая фосфат- ная пленка Неравномерная пятни- стая пленка Пониженная коррози очная стойкость фосфат- ной пленки Шероховатый осадок с «иабросом»	Недостаточная продолжи- тельность фосфатирования Плохая подготовка по- верхности перед фосфатиро- ванием Низкая концентрация пре- парата «Мажеф» Низкая температура рас твора Осаждение шлама на де- талях	Увеличить время фос- фатирования Улучшить очистку по- верхности деталей Добавить препарат < Мажсф» Повысить темиературм до 97—99° С Удалить шлам из рас- твора путем декантации
Недоброкачественные фосфатные пленки снимают в 10%-ном
растворе соляной пли серной кислот при температуре 40е С в те-
чение 5 мни В процессе фосфатирования металл подтравливается,
поэтому размеры деталей при снятии фосфатной пленки уменьша-
ются.
Контрольные вопросы
1.	Как приготовить раствор щелочного оксидирования?
2.	Для чего применяется промасливание оксидных пленок?
3.	Как влияет подготовка поверхности на свойства фосфатных пленок?
4.	В чем сущность ускоренного фосфатирования?
ГЛАВА XI. МЕТОДЫ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ НА АЛЮМИНИЙ
И ЕГО СПЛАВЫ
§ 66.	Процесс нанесения покрытий на алюминий и его сплавы
Алюминий и его сплавы находят широкое применение в народ-
ном хозяйстве страны. Гальванические покрытия на алюминии
применяют для защиты от коррозии, придания декоративных
свойств (медь, никель, хром), возможности пайки (никель, медь,
оловянные сплавы), повышения стойкости к износу (хром, никель),
уменьшения переходного сопротивления контактов (серебро, ро-
дин) и др.
Ill
Нанесение гальванических покрытий на детали из алюминия
связано с трудностями из-за наличия на поверхности алюминия
естественной, прочной окисной пленки, препятствующей удовлетво-
рительному сцеплению с осаждаемыми металлами. Трудность
осаждения заключается также в том, что алюминий вследствие его
амфотерности легко растворяется во многих электролитах как в
кислых, так и в щелочных. Кроме того, коэффициент температур-
ного расширения алюминия значительно отличается от температур-
ных коэффициентов большинства осаждаемых металлов
Все эти факторы приводят к возможным дефектам при осажде-
нии металлических покрытий- плохому сцеплению с поверхностью,
появлению пузырей и вздутий в результате выделения газообраз-
ного водорода при процессе осаждения металлов.
§ 67.	Особенность и методы подготовки алюминия под покрытие
Существует несколько способов подготовки поверхности алю-
миния перед покрытием. Наиболее распространены четыре основ-
ных химических и электрохимических метода подготовки поверхно-
сти алюминия и его сплавов перед нанесением гальванических по-
крытий: контактное осаждение металла, анодирование в фосфор-
ной кислоте, непосредственное осаждение из специального электро-
лита, гальваническое нанесение промежуточных металлических
слоев.
Копт а к г п ы й м е т о д подготовки поверхности алюминие-
вых деталей к покрытию является наиболее распространенным.
Метод сводится к удалению окисной пленки и нанесении тонкого
с лож контактно вытесненных электроположительных металлов
(цинка, никеля, кадмия, железа и др.). На практике чаще всего
для этих целей используют цинк.
Для нанесения контактной пленки цинка алюминиевые детали
погружают в раствор цинката натрия. Состав раствора (г/л) и ре-
жим нанесения пленки:
Цинка окись .... 50—100	Температура, °C	15—25
Натр едкий .... 400—500	Время выдержки, с .	5—20
При этом алюминиевые детали покрываются тонкой пленкой
цинка (0,1—0,15 мкм), предохраняющей поверхность от окисления.
Наиболее прочное сцепление с гальваническими покрытиями ме-
таллов достигается при нанесении более тонких, плотных и сплош-
ных цинковых пленок. Снижение концентрации раствора приводит
к образованию более толстых и менее плотных осадков. Чем выше
концентрация щелочи, тем тоньше осадки цинка. Осадки, получен-
ные в концентрированных растворах, обладают мелкозернистой
структурой, более тонкие, плотные и лучше сцеплены с поверх-
ностью алюминия, чем осадки из разбавленных растворов.
Повышение температуры ведет к возрастанию агрессивности
раствора, что отрицательно влияет на качество цинковых осадков.
Для улучшения сцепления алюминия с гальваническим покры-
112
тием рекомендуется двукратное цинкование. После 10—15 с вы-»
держки в цинкатном растворе детали промывают в воде и получен-
ную пленку удаляют в растворе разбавленной азотной кислоты
(1 : 1). После тщательной промывки в воде детали вновь обраба-
тывают в цинкатном растворе.
Цинкатный способ применяют для покрытия деформируемых и
литейных сплавов. Однако этот способ имеет ряд недостатков:
процесс не является достаточно стабильным, значительное число
промежуточных операций делает его трудоемким, сцепление галь-
ванических осадков не достаточно высокое. Поэтому покрытие
эксплуатируют в легких и средних условиях, и применяют для де-
талей, не подвергающихся*пайке.
Анодирование алюминия в фосфорной кисло-
те перед последующим осаждением гальванических покрытий про-
изводился в растворе, содержащем 250—500 г/л фосфорной кисло-
ты. Плотность тока 1,2—2 А/дм2. 1емперагура 15—25°С, продол-
жительность обработки 10—15 мии. Для лучшего ведения процесса
желательно повышенное напряжение (30—60 В) и перемешивание
электролита сжатым воздухом. Толщина получаемой пленки около
3 мкм.
Окисные пленки, получаемые при анодировании в фосфорной
кислоте, обладают повышенной равномерной пористостью, большей,
ic-м при анодировании в других электролитах. Этим объясняется
возможность нанесения гальванических покрытий на алюминий
после обработки его в фосфорной кислоте. При нанесении покры-
тии металл в начальной стадии электролиза осаждается внутри
пор пленки, что обеспечивает хорошее сцепление с покрываемой
поверхностью. Увеличение концентрации раствора и'повышение
температуры положительно влияют па пористость анодной пленки.-
Для непосредственного никелирования дета-
лей из алюминия применяют электролит, в состав которого вхо-
дят вещества, способные окислять поверхность алюминия. Состав
электролита (г/л) и режим никелирования:
Никель сернокислый .	. 150—250
Кислота борная	.	.	.	25—30
Натрий фтористый	.	.	.	2—3
Натрий хлористый	.	.	.	1—2
Калия персульфат .	.	.	1—2
Температура, °C	45—55
Плотность тока, А/дм2 .	.	1—2
После непосредственного никелирования деталей из алюминия
и его сплавов необходимо последующая термообработка при тем-
пературе 200—220° С в течение 0,5—1,5 ч.
Существует метод нанесения промежуточного слоя
цинка не погружением, а гальваническим способом. При этом цин-
ковый слой получается более равномерным, а в результате прове-
дения последующей термообработки повышается сцепление покры-
тия с алюминием. Метод применим для всех алюминиевых сплавов,
кроме сплавов, содержащих более 3% магния. В качестве подслоя
используют тонкий слой цинка из цианистого электролита специ-
ального состава. Затем наносится тонкий слой латуни и никеля до
требуемой толщины слоя. После нанесения никеля детали подвер-
wr А И. Корохяа
113
ratoT кратковременной обработке fe течение 30 мин при температу-
ре 230° С.
Такой метод обеспечивает высокое сцепление и применяется
для покрытия деталей, эксплуатируемых в жестких условиях, а
также для деталей с покрытиями под пайку.
§ 68.	Технология покрытия алюминия и его сплавов
В зависимости от методов подготовки алюминия и его сплавов
перед нанесением гальванических покрытий, требований к коррози-
онной стойкости, придания функциональных свойств толщины при-
меняют различные технологические схемы покрытия алюминия и
его сплавов.
Гальванические покрытия, нанесенные по контактно-осажден-
ному металлу. На контактно-осажденный цинк можно наносить
цинковые и кадмиевые покрытия как из кислых, так из щелочных
электролитов.
Для улучшения качества кадмиевых покрытий на алюминиевых
сплавах рекомендуется производить кадмирование в двух электро-
литах: разбавленном (с минимальным содержанием щелочи) в ос-
новном, в котором наращивается слой кадмия необходимой тол-
щины
При нанесении серебряных покрытий на алюминий и его спла-
вы без подслоя меди или никеля производят предварительное се-
ребрение в электролите с большой концентрацией цианистого на-
трия и малым содержанием серебра. Состав электролита (г/л) и
режим серебрения:
Серебро цианистое ... 1	Температура, °C ... 15—25
Натрий цианистый ... 90	Плотность тока, А/дм2 . . 1,5—2,5
После предварительного серебрения слой серебра требуемой
толщины наносят в обычных цианистых электролитах.
Для нанесения многослойного защитно-декоративного покрытия
медь — никель — хром на детали после обработки в цинкатном
растворе их подвергают последующему меднению в цианистом
электролите. Состав электролита (г/л) и режим меднения:
Медь цианистая .... 40	Натрий углекислый ... 30
Натрий цианистый ... 50	Температура, °C ...	30—35
Сегнетова соль .... 60
Детали загружают в ванну и в первый момент дают толчок то-
ка, снижая затем плотность тока до 1 А/дм2. Толщина осажденного
медного слоя составляет 1,5—2,5 мкм. При нанесении более тол-
стых слоев меди применяют пирофосфатные или сернокислые элек-
тролиты меднения.
Гальванические покрытия, нанесенные по анодированной по-
верхности алюминия. Полученная при анодировании в фосфорной
кислоте окисная пленка растворяется в электролитах для нанесе-
ния гальванических покрытий, особенно в концентрированных ще-
лочных и цианистых электролитах. Детали загружают в ванну под
114
током, а гальванические покрытия наносят при повышенной плот-
ности тока. Хорошие результаты получаются при нанесении никеля
из обычных сернокислых электролитов с величиной pH 5,6—5,8,
а также меди из пирофосфатных электролитов с величиной pH
7—8.
Непосредственное нанесение гальванических покрытий без при-
менения промежуточного слоя. Для нанесения цинковых покрытий
толщиной 20—30 мкм применяют непосредственное цинкование
алюминия и его сплавов в обычных цианистых электролитах, в ко-
торых следует использовать минимально допустимую концентра-
цию едкого натра. При этом плотность тока не должна превышать
0,8 А/дм2 Перед цинкованием детали из алюминия и его сплавов
обрабатывают в смеси соляной и плавиковой кислот.
Для повышения износостойкости деталей из алюминия приме-
няют непосредственное твердое хромирование без осаждения про-
межуточных слоев по следующей схеме:
после обезжиривания в щелочном растворе и промывки в воде
летали травят в течение 1—2 мин в смеси плавиковой и азотной
кислот (1 :5); температура 12—14°С;
после тщательной промывки предварительно подогретые летали
хромируют в электролите обычного состава.
Гальванические покрытия с использованием промежуточных
слоев. Для пайки алюминия и его сплавов применяют никелевые
подслои, полученные с использованием последующей термообра-
ботки, обеспечивающие высокое качество сцепления покрытия с
алюминием.
Серебрение алюминия п его сплавов для снижения переходного
сопротивления контактных деталей осуществляется применением
технологии никелирования с последующей термообработкой При-
менение подслоя никеля при осаждении серебра позволяет избе-
жать возможность отслаивания покрытия и повысить прочность
сцепления с поверхностью алюминия.
§ 69.	Анодное оксидирование алюминия.
Сущность процесса и область применения
В естественных условиях поверхность алюминия покрыта тон-
кой окисной пленкой, которая сообщает металлу некоторую пассив-
ность, но эта пленка вследствие малой толщины, большой пористо-
сти и низкой механической прочности не может обеспечить надеж-
ную защиту алюминия от коррозии
Оксидирование алюминия позволяет получить на поверхности
металла искусственные оксидные пленки значительной толщины,
которые являются надежной защитой его от коррдзии. Полученная
оксидная пленка обладает высокой твердостью и износостойкостью,
высокими электроизоляционными свойствами и красивым декора-
тивным видом. Это обусловило широкое применение данного про-
цесса во всех отраслях промышленности.
'/а8*
115
' Оксидирование алюминия осуществляется как химическим, так
и электрохимическим способом.
Химическое оксидирование — простой и дешевый способ обра-
ботки алюминия. В тех случаях, когда оксидирование проводят
для получения грунта под лакокрасочные покрытия, целесообразно
применять химическое оксидирование, не требующее электрообору-
дования. Состав раствора химического оксидирования алюминия
(г/л) и режим оксидирования:
Кислота ортофосфорная .	.	40—50	Температура, °C .	.	.	.	15—35
Натрий фтористый .	.	.	3—5	Время выдержки, мин	.	.	5—20
Ангидрид хромовый .	.	.	5—10
Пленки, полученные при химическом оксидировании, имеют
незначительную толщину (2—3 мкм) и уступают по защитным и
механическим свойствам оксидным пленкам, полученным электро-
химическим методом. Поэтому химическое оксидирование алюми-
ния имеет ограниченное применение.
Электрохимическое оксидирование (анодирование) позволяет
получать окисные пленки толщиной от пяти до нескольких сотен
микрометров. Анодирование производится с применением постоян-
ного или переменного электрического тока. Промышленное приме-
нение нашли сернокислые, щавелевокислые и хромовокислые элек-
тролиты.
§ 70.	Состав электролитов анодирования и режим работы
Окисные пленки, полученные из сернокислого электролита, об-
ладают высокой адсорбционной способностью и стойкостью против
коррозии. Толщина пленки 4—5 мкм. Важным достоинством этого
электролита является то, что в нем можно анодировать почти все
алюминиевые сплавы. Не рекомендуется применять анодирование
в серной кислоте только для деталей, имеющих узкие щели, зазо-
ры, клепаные или сварные соединения во избежание коррозии ме-
таллов от следов электролита.
Анодирование производится в электролите, содержащем
170—200 г/л серной кислоты при температуре 15—25° С Анодную
плотность тока выбирают с учетом состава обрабатываемого спла-
ва. Алюминий и плакированный металл анодируют при плотности
тока 1—2 А/дм2 и напряжении 10—15 В; дюралюминий и силу-
мин— при плотности тока 0,5—1 А/дм2 и напряжении 12—20 В
Продолжительность анодирования 30—50 мин В качестве катода
используют свинец; отношение площади катодов к площади анодов
1 :1 или 2:1.
При повышении температуры электролита п плотности тока
продолжительность анодирования может быть сокращена, но каче-
ство пленки при этом ухудшается. Поэтому при длительной работе
ванн электролит следует охлаждать водяными рубашками или
свинцовыми и титановыми змеевиками
Детали загружают в ванну на подвесках, изготовленных из
116
алюминия. От качества электрического контакта между подвеска-
ми и деталями зависит качество получаемой пленки. В случае
неплотного контакта происходит местный разогрев металла, из-за
чего может произойти разрыхление пленки и растравливание де-
тали. Для обеспечения надежного контакта изготовляют специаль-
ные приспособления с пружинными или винтовыми зажимами, де-
тали закрепляют туго натянутой алюминиевой проволокой. Анод-
ную пленку с приспособлений, используемых неоднократно, перед
каждой новой загрузкой следует удалять в растворе щелочи.
Дефекты при анодировании в сернокислом электролите и спо-
собы их устранения приведены в табл. 25.
25. Дефекты при анодировании в сернокислом электролите
и способы их устранения
Дефект
Причина дефекта
Способ устранения
Отсутствие пленки на
отдельных местах
Прожог металла
Хрупкость пленки
Растравливание анод-
ной пленки
Темные пятна и поло-
сы, рыхлая пленка
Плохой контакт детали с
подвеской
Неплотный контакт дета-
ли с подвеской
Соприкосновение деталей
друг с другом
Короткое замыкание меж-
ду деталью и катодом
Температура электролита
ниже 15° С
Температура электролита
выше. 25° С
Большая продолжитель-
ность анодирования
Большая концентрация
серной кислоты
Содержание алюминия в
электролите более 30 г/л
Улучшить контакт
Улучшить контакт
Увеличить расстояние
между деталями
Устранить короткое за-
мыкание
Повысить температуру
электролита
Охладить электролит
Уменьшить время ано-
дирования
Откорректировать элек-
тролит
Удалить окислы алю-
миния декантацией
После окончания процесса анодирования детали тщательно про-
мывают в проточной воде до полного удаления следов электролита
и подвергают дополнительной обработке: уплотнению для повыше-
ния коррозионной стойкости анодной пленки или окрашиванию для
улучшения декоративной отделки. Эти процессы возможны благо-
даря высокой (до 30% объема) пористости анодной пленки и ее
способности поглощать водные растворы.
Уплотнение анодных пленок проводится обработкой их горячей
водой или растворами хроматов. В обоих случаях окись алюминия
гидролизуется, увеличиваясь в объеме, и заполняет поры. Обработ-
ку в горячей воде ведут при температуре 95—100° С в течение
20—30 мин Хроматную обработку ведут в растворе, содержащем
80—100 г/л бихромата натрия или калия при температуре 80—90° С
н течение 10—15 мин Анодная пленка приобретает при этом ли-
монно-желтый цвет.
Анодирование переменным током применяется преимуществен-
Ч А И. Коротин
117
но для покрытия алюминиевой проволоки или лепты; получаемые
пленки пористы и имеют незначительную толщину. Для анодиро-
вания алюминия переменным током используется 15'%-ный рас-
твор серной кислоты. Режим электролиза аналогичен режиму ано-
дирования постоянным током. Продолжительность обработки
30—40 мин.
Удаление дефектной анодной пленки без нарушения размеров
детали производят в растворе, содержащем хромовый ангидрид
17—20 г/л и фосфорную кислоту 35 г/л. Температура 90—100 С.
Применяется также раствор едкого натра с концентрацией
100 г/л. Температура раствора 70—90 С.
При анодировании в щавелевокислом элек-
тролите получаются пленки, обладающие хорошими электро-
изоляционными свойствами. Они непрозрачны, окрашены в декора-
тивные золотистые тона. В этом электролите можно обрабатывать
литейные сплавы алюминия, содержащие до 5% меди или 4%
кремния. Анодирование ведется на постоянном или переменном
токе.
Анодирование постоянны?»! током производят в электролите, со-
держащем 30—50 г/л щавелевой кислоты. Режим работы: темпера-
тура электро пита 15—25° С. анодная плотность тока 1—2 А/дм2,
напряжение на ванне 40—60 В (к концу электролиза достигает
60—70 В).
Для получения твердых пленок с хорошими электроизоляцион-
ными свойствами их толщина должна быть нс менее 25—40 мкм.
Вредными примесями, ухудшающими качество анодирования,
являются хлор и алюминий. Их допустимая концентрация в элек-
тролите составляет соответственно 0,04 г/л и 30 г/л.
При анодировании переменным током применяется электролит,
содержащий 40—50 г/л щавелевой кислоты и 5—10 г/л хромового
ангидрида. Пооцесс ведут в течение 30—40 мин при температуре
25—30° С и плотности тока 2—4 А/дм2. Напряжение на ванне при
этом составляет 40—60 В. Покрытие получается более мягкое и
эластичное, чем при постоянном токе, и поэтому используется для
анодирования проволоки и ленты.
Хромовокислые электролиты анодирования
рекомендуются для получения защитных анодных пленок па дета-
лях сложной конфигурации, имеющих клепаные и сварные соеди-
нения. Анодные пленки, получаемые из этого электролита, бесцвет-
ны, отличаются повышенной коррозионной стойкостью (применя-
ются без дополнительной обработки), малой пористостью, высокой
пластичностью и эластичностью, но характеризуются меньшей
твердостью и износостойкостью по сравнению с оксидными пленка-
ми из серпокислых и щавелевокислых электролитов.
Электролит содержит 90—100 г/л хромового ангидрида. Плот-
ность тока до 2 А/дм2. Температура электролита 35—40° С. Про-
должительность процесса анодирования 50—60 мин. Напряжение
на ванне составляет 40—50 В, затем постепенно повышается до
100 В.
118
Скорость формирования оксидной пленки значительно зависит
от температуры электролита, которую нужно поддерживать с точ-
ностью ±2° С. Анодная пленка в зависимости от марки сплава
имеет цвет от серого до коричневого с толщиной 3—4 мкм.
В процессе анодирования в электролите накапливается алюми-
ний, уменьшается концентрация свободной хромовой кислоты за
счет ее связывания алюминием и катодного восстановления шести-
валентных ионов хрома до трехвалентных.
Так как работоспособность электролита определяется содержа-
нием свободной хромовой кислоты, то требуется периодическое
корректирование электролита добавлением хромового ангидрида,
концентрацию которого можно доводить до 250 г/л.
При анодировании в хромовокислом электролите используют
катоды из нержавеющей стали Х18Н9Т или алюминия марки АО.
Для уменьшения скорости побочного процесса катодного восста-
новления шестивалентных ионов хрома отношение поверхности ка-
тода к поверхности обрабатываемых деталей не должно превы-
шать 5:1.
Вредной примесью при анодировании являются сульфат-ионы,
они замедляют процесс анодирования и ухудшают качество полу-
чаемых пленок. При составлении электролита сульфат-иоиы уда-
ляют введением углекислого бария.
§71. Эматалирование
Эмата шрованпс— одна из разновидностей процесса анодирова-
ния, применяемая для декоративной отделки изделий. Эматалирова-
ние позволяет получать совершенно непрозрачные пленки, напо-
минающие ио внешнему виду фарфор или эмаль. Цвет пленок за-
висит от марки алюминиевого сплава, чем меньше легирующих
добавок в составе, тем светлее пленка. Пленки имеют высокую
твердость до 7000 МПа, большое удельное сопротивление и высо-
кое пробойное напряжение. Пленки прочно сцеплены с металлом
и не отслаиваются даже при значительных деформациях. Пори-
с гость эматалевых пленок значительно ниже пористости окисных
пленок, полученных при других процессах анодного оксидирования.
Эматалевыс пленки имеют хорошую стойкость к органическим
растворителям, минеральным и животным маслам, пищевым про-
ектам и т. д.
Эматалпрованию подвергают детали из алюминия всех марок,
ею деформируемых сплавов с магнием и марганцем типа АМг,
\Мц, В95 и некоторых литейных сплавов. Состав электролита
(г/л) и режим эматалировапия:
Калий-титан щавелевокислый 40
Кислота щавелевая .	1—3
Киспота лимонная .	.	j—2
Кислота борная .
Температура, °C .
Плотность тока, А/дм-
8—10
55—60
2—3
Процесс начинают при напряжении на ванне 70—90 В и анод-
ной плотности тока 2—3 А/дм2. Затем повышают напряжение в те-
119
чение 10—15 мин до 115—120 В, при этом постепенно падает плот-
ность тока. Общая продолжительность эматалнрования составляет
30—40 мин. Толщина полученных эматалевых пленок 10—15 мкм
При э.маталировании необходимо интенсивное механическое или
воздушное перемешивание. В качестве катодов используют графит,
который помещают в чехлы из стеклянной ткани во избежание за-
грязнения ванны Соотношение площадей катода и анода от 2'1
до 4: 1.
§ 72. Твердое анодирование
Твердое (глубокое) анодирование применяется для получения
толстых анодных пленок толщиной более 40—60 мкм, обладающих
высокой твердостью, износостойкостью, антифрикционными свойст
вами и хорошими диэлектрическими свойствами. Лучшее качество
анодных пленок достигается на алюминии и его сплавах с магнием
и марганцем; на литейных сплавах типа силумин и сплавах с со-
держанием меди выше 4,5% пробивное напряжение пленок в 2—3
раза ниже, чем на деформируемых сплавах.
Глубокое анодирование осуществляется в 15—20%-ном раство-
ре серной кислоты при температуре от —10° С до +2° С и анодной
плотности тока 2—5 А/дм2. Режим электролиза значительно зави-
сит от состава металла или сплава. Для детален из алюминия и
сплавов типа АМг начальное напряжение па ванне 20—25 В, ко-
нечное напряжение 60—70 В, продолжительность процесса
60—90 мин. При использовании сплавов типа Д16 соответственно
20—25 и 60—65 В, продолжительность обработки 25—40 мин.
Для охлаждения электролита до —10° С применяют обычные
холодильные фреоновые установки. Рекомендуется непрерывное
перемешивание электролита.
§ 73. Методы декоративной отделки алюминия.
Химическое фрезерование алюминия
К методам декоративной отделки алюминия относятся: окраши-
вание анодных пленок, фактурирование поверхности и выявление
кристаллической структуры (текстуры) алюминия.
Окрашивание анодных пленок с целью декоративной от-
делки изделий осуществляют путем впитывания и удерживания плен-
кой цветных минеральных соединений и органических красителей.
Некоторые красители, взаимодействуя с окисью алюминия, обра-
зуют прочные окрашенные химические соединения. Наиболее чи-
стые тона можно получить при окрашивании анодных пленок па
алюминии и его сплавах с магнием и марганцем, на литейных
сплавах типа силумин не удается получить однородную окраску.
Окрашивание анодированных деталей проводится после их
тщательной промывки в холодной проточной воде. Не допускается
120
применение горячей воды, так как при этом происходит уплотнение
пленки и ее адсорбционная способность падает. Перерыв между
операциями анодирования и окрашивания не должен превышать
20—30 мин, в течение которого детали должны находиться в про-
точной воде.
Для получения окрашенных пленок с помощью неорганических
соединений анодированные детали последовательно обрабатывают
в растворе двух солей, которые в результате реакции между собой
образуют в порах пленки окрашенные соединения. Продолжитель-
ность обработки в каждом растворе 5—10 мин, температура
15—25° С. Неорганические окрашенные соединения более устойчи-
вы к воздействию солнечных лучей, но с их помощью не удастся
получить такого разнообразия цветов и оттенков, как при исполь-
зовании органических красителей.
При окрашивании анодированных деталей органическими кра-
сителями следует применять те красители, которые в результате их
взаимодействия с окисью алюминия образуют нерастворимые в
воде соединения, прочно удерживаемые пленкой.
Окрашивание ведут при температуре 60—80° С в течение
10—20 мин.
После окраски детали промывают в проточной воде и уплотня-
ют анодную пленку в горячей воде для повышения стойкости про-
тив коррозии. При получении недостаточно хорошего качества от-
делки, краситель можно разрушить, обработав детали в растворе
азотной кислоты (1 : 1). После тщательной промывки детали мож-
но провести повторное окрашивание.
Для декоративных целей применяют фактурование по-
верхности алюминия. Фактура зависит от способа подготовки алю-
миния перед анодированием. Применяют механические, химические
и электрохимические способы фактурирования. При электрохими-
ческом процессе («снежном травлении») алюминиевые детали об-
рабатывают в растворе соляной кислоты (10—15%) при перемен-
ном напряжении 36—38 В в течение 10—15 мин. Такая обработка
поверхности придаст деталям красивый внешний вид.
Приемом декоративной отделки алюминия является также вы-
явление сто текстуры. Этот
метод основан па рекристал-
лизации деформируемого алю-
миния, что позволяет получать
декоративные рисунки на его
поверхности. Кристаллическая
структура «искрит» приведена
па рис. 51. Технология получе-
ния текстурированной поверх-
ности «искрит» состоит из ме-
ханической деформации, тер-
мообработки, выявления тек-
стуры и нанесения защитной
анодной пленки. Решающее
Рис. 51. Кристаллическая структура
121
влияние на размер и форму кристаллов при текстурировании ока-
зывает характер деформации, которую притерпевает алюминий при
изготовлении детали. Для получения мелких и равномерных кри-
сталлов следует подбирать условия деформации, исключающие
местную вытяжку, например холодную штамповку. Текстура на
сплавах получается более крупная и неоднородная, чем на техни-
чески чистом алюминии. Термообработка осуществляется при тем-
пературе 500—550° С. Увеличение продолжительности термообра-
ботки несколько увеличивает размер кристаллов. После термооб-
работки производят выявление текстуры химическим или электро-
химическим способом.
Состав раствора (% масс) для химического выявления струк-
туры «искрит» и режим выявления структуры.
Кислота азотная .... 35	Температура, °C . . . . 20—30
Кислота соляная .... 5	Время выдержки, мин . . 15—20
Вода..................60
После проявления текстуры осуществляют анодирование в
5%-ном растворе серной кислоты при температуре 15—25° С и
плотности тока 0,5 А/дм2 в течение 10 мин. Наполняя пленки вод-
ными растворами красителей, можно получить цветной «искрит».
Химическое фрезерование алюминия и его
сплавов является специальным видом обработки, заключаю-
щимся в избирательном вытравливании металла на определенную
глубину по заданному контуру. Химическое фрезерование взамен
механического съема металла применяется в тех случаях, когда
механическая обработка крайне трудоемка и экономически не вы-
годна.
В качестве травильных растворов для алюминия и его сплавов
используют водные растворы едкого натра или соляной кислоты.
Травление производят в растворе едкого натра с концентрацией
100—160 г/л при температуре 70—80° С. Равномерность химическо-
го фрезерования зависит от чистоты поверхности металла до трав-
ления, степени загрязнения продуктами травления, положения де-
талей в ванне
Глубина химического фрезерования не превосходит 6 мм. Для
защиты поверхности, не подлежащей травлению, применяют мно-
гослойные системы лакокрасочных покрытий, обладающих хоро-
шей адгезией к металлу и химической стойкостью в растворе едко-
го натра. Хорошие результаты получены, например, при исполь-
зовании систем:
первый слой — эмаль КЧ-767, второй слой — перхлорвиниловый
грунт ХВ-062, трехслойное покрытие перхлорвипиловым лаком
ХВ-784, общая толщина покрытия НО—120 мкм;
двухслойное покрытие перхлорвиниловой эмалью ХВ-785, трех-
слойное покрытие перхлорвиниловым лаком ХВ-784, общая толщи-
на покрытия 80—90 мкм.
Контрольные вопросы
1	В чем особенность нанесения гальванических покрытий на алюминий и его
сплавы?
122
2	. В чем сущность цинкатной с бработки?
3	. Назовите свойства и области применения анодных пленок на алюминии.
4	Расскажите о процессе «снежного травления»
ГЛАВА XII. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС НАНЕСЕНИЯ
ГАЛЬВАНИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ
§ 74. Требования ГОСТа к обозначению покрытий на чертежах
Технические требования, предъявляемые к гальваническим по-
крытиям, подробно оговариваются в технической документации в
зависимости от условий эксплуатации, материала детали и свойств
покрытий.
Назначение, область применения и толщина покрытий в зависи-
мости от условий эксплуатации приведены в ОСТ 4ГО.014.000.
«Покрытия металлические и неметаллические неорганические. Вы-
бор Область применения и свойства».
Согласно ГОСТ 14007—68, условия эксплуатации в зависимости
от коррозионной агрессивности среды, температуры окружающей
среды и другие подразделяются на легкие — Л, средние — С, жест-
кие — Ж, очень жесткие — ОЖ-
Поквытия на чертежах обозначаются буквенно-цифровыми ин-
дексами, указывающими способ папесения, материал покрытия,
толщину покрытия, степень блеска и вид дополнительной обра-
ботки.
Способ нанесения покрытий обозначают: химический — Хим;
анодизационный — Ан.; горячий — Гор.; диффузионный — Диф.; ме-
таллизациоинын— Мет.; гальванический не обозначается.
Типовые технологические процессы папесения покрытий галь-
ваническим (электрохимическим), химическим и анодизационным
способами приведены в ОСТ 4ГО.054 076.
Нанесение покрытий горячим, диффузионным, металлизацион-
пым способами производится по технологии предприятия.
Материалы покрытий обозначаются начальными буквами;
в обозначении многослойных покрытий указываются все металлы,
образующие покрытие в порядке папесения слоев.
Толщина покрытий обозначается цифрой, соответствующей ве-
личине в микрометрах, при многослойных покрытиях указывается
отдельно толщина каждого слоя. При толщине покрытия менее
1 мкм цифровая величина не проставляется.
Степень блеска обозначается" матовое — м; блестящее — б;
зеркальное — зк. Матовое покрытие получается из электролитов
без специальных добавок; блестящее — в электролитах с блескооб-
разуюшими добавками, а также в результате механического, хими-
ческого или электрохимического полирования; зеркальное — с по-
мощью полирования поверхности до и после покрытия и примене-
ния электролитов с блескообразующими добавками.
Виды дополнительной обработки, которой подвергаются цинко-
вые, кадмиевые, серебряные, медные и другие покрытия, обознача-
123
ют: фосфатирование — фее.; хроматирование — хр.; оксидирова-
ние — оке.
Примеры обозначения покрытий на чертежах:
цинковое покрытие, толщиной 12 мкм, хроматированное —
Ц.12хр.;
многослойное блестящее покрытие: медь 6 мкм, никель 9 мкм,
хром до 1 мкм — М6.Н9.Х.6.;
покрытие, нанесенное методом анодного оксидирования, блестя-
щее— Ан.оке.б.
При нанесении гальванических покрытий шероховатость поверх-
ности деталей должна быть строго определенной. Для защитных
покрытий шероховатость должна быть не ниже 7?z=4O мкм, а для
защитно-декоративных — /?z=2,5 мкм. В технической документа-
ции на изделие оговаривается необходимость доведения шерохова-
тости поверхности отдельных участков до шероховатости поверхно-
сти всего изделия.
§ 75.	Последовательность операций подготовки
поверхности перед покрытием
Подготовка поверхности основного металла — одна из важней-
ших операций всего технологического процесса нанесения гальва-
нопокрытий. Цель подготовки поверхности — удаление с деталей
жировых загрязнений, окислов, а также уменьшение шероховато-
сти поверхности механической обработкой или электрополирова-
нием.
При выборе операций подготовки поверхности основного метал-
ла следует учитывать назначение деталей, условия и срок их экс-
плуатации. Особенно тщательная подготовка требуется перед на-
несением декоративных покрытий, а также в том случае, когда
защищаемая деталь подвергается действию агрессивной среды с
большой влажностью, перепадом температур и т. д.
Прежде всего при нанесении гальванических покрытий следует
получить необходимую шероховатость поверхности детали.
Поверхность деталей, изготовленных из горячекатаного метал-
ла, должна быть чистой и не иметь видимых дефектов после шли-
фования и полирования в виде пор, раковин, забоин, вмятин, рисок
и т. д. Поверхность галтованных, гидропескоструйных, дробеструй-
ных деталей должна быть без заусенцев, окалины и продуктов кор-
розии. Поверхность крацованных деталей должна быть светлой
или блестящей, допускается неоднородность блеска. Независимо
от вида механической обработки острые углы и кромки деталей
должны быть скруглены или иметь фаски, за исключением техни-
чески обоснованных случаев.
На поверхности деталей после механической обработки имеются
жировые загрязнения, пленки окислов, которые должны быть уда-
лены для обеспечения достаточной прочности сцепления между
основным металлом и металлическим покрытием. Поэтому для
дальнейшей подготовки поверхности металла под гальваническое
124
покрытие применяют химическое и электрохимическое обезжири-
вание, травление и активацию.
После обработки деталей резанием или давлением с наличием
смазки их поверхность не смачивается водными растворами кислот
и солей. В этом случае подготовка поверхности начинается с рас-
творения минеральных жиров в органических растворителях, после
чего производится обезжиривание в щелочных растворах и травле-
ние. В других случаях достаточно только обезжиривания в щелоч-
ных растворах и последующего травления.
После операций механической обработки, обезжиривания и
травления широко применяют химическое и электрохимическое
полирование деталей, позволяющее значительно снизить пористость
поверхности, что благоприятно влияет на коррозионную устойчи-
вость и повышение декоративных свойств покрытий. При этом по-
является возможность уменьшения толщины покрытия без ухудше-
ния его защитных свойств. Наиболее экономично химическое и
электрохимическое полирование деталей из нержавеющей стали,
алюминия и его сплавов, а также медных сплавов Для получения
высокого качества отделки деталей
необходима тщательная предвари-
тельная механическая обработка,
так как имеющиеся дефекты на по-
верхности деталей в виде царапин,
рисок выявляются в процессе элек-
трохимического полирования.
§ 76.	Технологический процесс ме-
ханической подготовки поверхности
Для устранения дефектов по-
верхности основного металла и обес-
печения необходимой прочности
сцепления покрытия с основным
металлом перед нанесением гальва-
нического покрытия большинство де-
талей шлифуют и полируют.
Операцию шлифования в зависи-
мости от состояния поверхности
проводят в несколько стадий (пере-
ходов) с постепенным уменьшением
размера зерен абразива. Чем выше
степень отделки деталей, тем мень-
ше должен быть размер зерна па
каждом последующем переходе и
тем больше должно быть количест-
во переходов. Твердость шлифо-
вальных кругов выбирают в зависи-
мости от твердости металла — чем
тверже обрабатываемый металл,
Рис. 52. Выравнивание поверхно-
сти при галтовке:
а—исходная поверхность (высота гре-
бешков 30 мкм), б — поверхность после
& ч галтовки (высота гребешков 5 мкм),
в — поверхность после 22 ч галтовки
(высота гребешков около 0,6 мкм)
125
тем мягче должен быть круг. Сложнолрофилированные детали
шлифуют мягкими кругами независимо от твердости металла, а де-
тали, имеющие отверстия различной формы, — твердыми кругами.
Чем больше частота вращения, тем мягче должен быть круг.
При полировании степень сглаживания и блеска зависят от
предварительного шлифования и полирующих материалов, приме-
няемых в процессе полирования. После шлифования параметр ше-
роховатости поверхности соответствует Ra= 2.5-4-0,080 мкм, после
полирования — до 7?z=O,O5O мкм.
Для подготовки мелких деталей перед нанесением покрытия
применяют галтовку, при которой с поверхности детали за счет
трения снимается топкий слой металла, главным образом с высту-
пающих частей. При этом происходит интенсивное сглаживание
поверхности. Выравнивание поверхности в зависимости от продол-
жительности галтовки показано на рис. 52.
Пескоструйная, дробеструйная и другие способы обработки при-
меняются для удаления окалины, ржавчины и других дефектов с
одновременным упрочнением поверхностного слоя металла. Такая
обработка является высокопроизводительным способом очистки
стальных и чугунных деталей.
§ 77.	Технология травления черных металлов.
Особенности травления нержавеющей стали
1равлепие черных металлов — важная операция подготовки по-
верхности деталей перед нанесением гальванических покрытий.
В процессе горячей обработки металлов при прокате, ковке, штам-
повке образуется толстая пленка окислов (окалина), препятствую-
щая нанесению гальванопокрытий. Даже тщательно отшлифован-
ная и отполированная поверхность металла покрыта тонкой окис-
ной пленкой, которую требуется удалять для обеспечения необхо-
димого сцепления покрытия с основным металлом.
Состав и толщина окисных пленок, покрывающих металл, раз-
личны. Наружный тонкий слой окисла на поверхности металла со-
стоит из окиси железа Fe2O3, промежуточный (более толстый)
слой — из закиси-окиси железа Fe3O4, а непосредственно примы-
кающий к основному металлу слой — из закиси железа FeO.
Травление производят в основном в растворах соляной и сер-
ной кислот.
При травлении окисленного железа в растворах соляной кис-
лоты происходят следующие реакции:
FeO -F 2НС1 -» FeCl2 + Н2О
Fe2Os + 6НС1 -> FeCl3 4- ЗН2О
Fe3O4 4- 8НС1 ->2FeCI3 4- 3FeCl2 4- 4H2O
Fe 4~ 2IIC! —> FeCL 4- Н-»
(1)
(2)
(3)
(*)
При травлении окисленного железа в растворах серной кислоты
происходят следующие реакции:
126
FeO + H2SO4~> FeSO4 + H2O
Fe2Os 4- 3H2SO4->Fe2 (SO4)8 + 3H2O
Fe8O4 +4H2SO1-»FeSO<j -F Fe2 (SO4)8 + 3H2O
(1)
(2)
(3)
Fe + H2SO4->FeSO4-|-H2
G)
Реакции (2) и особенно (3) протекают очень медленно, так как
Fe2O3 и Fe3O4 очень плохо растворяются в кислотах. С наибольшей
скоростью протекают реакции растворения металлического желе-
за (4) и растворения закиси железа (1).
В результате восстановления высших окислов железа до легко
растворяющейся в кислоте закиси железа нарушается сцепление
окислов с основным металлом и происходит отслаивание окалины.
Кроме того, выделяющийся в ходе реакции газообразный водород
механически воздействует па сцепление окалины с поверхностью
металла.
Скорость травления в соляной кислоте при комнатной темпера-
туре выше, чем в серной кислоте. При повышении температуры
скорость травления в серной кислоте резко возрастает, например
скорость травления в 3%-ном растворе серной кислоты при темпе-
ратуре 80° С в 10 раз больше, чем в 8%-пом растворе при темпе-
ратуре 20° С. При травлении в соляной кислою влияние температу-
ры раствора сказывается меньше; кроме того, из-за «летучести»
соляной кислоты повышать температуру выше 35—40° С нельзя.
Большое влияние па скорость травления оказывает концентра-
ция кислот. Растворы серной кислоты обладают наибольшей ско-
ростью травления при концентрации 20—25%, однако во избежа-
ние сильного разъедания металла используют обычно кислоту с
концентрацией 10—15%. Для травления в соляной кислоте также
применяют 10—15%-пые растворы. При травлении железа, покры-
того толстым слоем окалины, применяют смесь серной и соляной
кислот. Применение смеси кислот сокращает потери металла,
уменьшает опасность перетравливания, расход кислоты и выделе-
ние водорода. При выборе кислоты для травления учитывают эко-
номическую эффективность той или иной кислоты. Чаще приме-
няют соляную, поскольку опа нс требует подогрева, при травлении
получается более светлая поверхность детали и травильные соли
легче смываются с поверхности.
Восстановление окислов железа сопровождается изменением их
объема, в результате чего в окалине образуются трещины, через
которые кислота проникает к металлическому железу, что может
привести к усиленному травлению самой детали и наводорожива-
нию се поверхности.
Для предохранения металла от перетравливания и снижения
водородной хрупкости в травильные растворы вводят специальные
добавки — ингибиторы. Ингибиторы травления, незначительно
влияя на скорость растворения окислов железа, способствуют рез-
кому замедлению или прекращению растворения металлического
железа. Механизм действия ингибиторов заключается в том, что,
127
адсорбируясь на отдельных участках металла, они затрудняют его
растворение. Ингибиторами служат различные органические веще-
ства, устойчивые в травильных растворах и легко удаляемые с по-
верхности деталей при промывке. Большое распространение полу-
чили следующие ингибиторы: уникод, уротропин, катапин марок
К-И-1, ПБ-5, ПБ-8, ЧМ и др.
Применение ингибиторов значительно снижает расход кислоты
при травлении металлов. При повышении температуры защитное
действие ингибиторов снижается из-за ослабления их адсорбции.
Кислота серная		. 200—250	—	70—100	80—100
Кислота соляная 			150—200	100—150	—
Натрий хлористый		——	—•	—	150
Ингибитор ЧМ		3—5	—	—	—
Ингибитор ПБ-5	...	—	3—5	—	—
Ингибитор КС		—	—	2—3	—
Катапин К-И-1		—	—	 	3—5
Температура, °C		.	50—60	20—30	20—30	50—60
Продолжительность, мин .	. до полного удаления		окислов	
Растворы 1 и 2 применяют для травления чугуна, углероди-
стых и низколегированных сталей. Раствор 2 не требует подо-
грева. Раствор 3 предназначен для углеродистой стали, покрытой
толстой окалиной, раствор 4 — для травления деталей с точными
размерами.
По мере травления черных металлов в травильном растворе
накапливаются соли двухвалентного железа. При повышении со-
держания их свыше 200 г/л заметно снижается скорость травления
и травильный раствор следует заменять новым.
Кроме серной и соляной кислот при травлении черных металлов
применяют иногда плавиковую и фосфорную кислоты.
Плавиковую кислоту используют для травления отливок, имею-
щих на своей поверхности остатки формовочного песка. Для трав-
ления отливок из серого или ковкого чугуна применяется слабый
(2—5%) раствор плавиковой кислоты.
Фосфорную кислоту используют сравнительно редко из-за ма-
лой скорости травления. Травление в фосфорной кислоте применя-
ют для подготовки поверхности стальных деталей перед последую-
щей лакировкой или окраской. После травления на поверхности
деталей остается пассивная пленка фосфата железа, предохраняю-
щая железо от коррозии и способствующая лучшему приставанию
лака или краски.
Для травления нержавеющих и низкоуглеро-
дистых сталей применяют предварительное травление в
смеси соляной и серной кислот. Для этого применяют составы 1
и 2 Затем детали подвергают чистовому травлению в смеси соля-
ной и азотной кислот (растворы 3 и 4).
Кислота соляная............ 400—450	—	500—550	100—120
Кислота серная.............. 250—300	30—50	—	—
Натрий хлористый............... —	160—180	—	—
Кислота азотная................ —	—	70—80	—
Ингибитор КС................... —•	—	18—2,2	—
Кислота плавиковая ....	—	—	—	4—5
128
Температура. °C............. 40—50	70—90	40—50	40—50
Продолжительность, мин . . . 40—60	50—70	3—5	3—10
В растворе 4 обрабатывают хромистые стали, содержащие
12—17% хрома.
Состав растворов для травления нержавеющей стали и режим
работы зависят от состояния поверхности металла. Полированная
поверхность химически более стойкая, чем шероховатая, требует
более длительной обработки, по при этом необходимо избегать пе-
ретравливания поверхности, учитывая трудность полирования не-
ржавеющей стали.
Образуемый при травлении шлам удаляется: погружением на
несколько секунд в концентрированную азотную кислоту; обработ-
кой в растворе, содержащем 200—250 г/л хромового ангидрида и
5—10 мл/л серной кислоты; анодным травлением в 5—10%-ном
растворе едкого натра при плотности тока 5—10 А/дм2.
§ 78.	Технология травления цветных металлов
Травление цветных металлов применяют для подготовки по-
верхности перед гальваническим покрытием и для окончательной
отделки поверхности. Полированные детали из цветных металлов
травлению перед покрытием не подвергают, а только активируют.
1.	При наличии на поверхности деталей из меди и ее сплавов
(латуни, бронзы, мельхиора и др.) толстого черного слоя окалины
(например, после термообработки) ее подвергают разрыхлению в
10—15%-ном растворе серной кислоты при температуре 60°С.
Время обработки 10—20 мин. Травление производят в два этапа:
предварительное и окончательное (глянцевое).
Состав раствора (г/л) для предварительного травления и ре-
жим травления:
Кислота азотная, л ... 1	Температура, °C ...	15—25
Кислота серная, л ... 1	Время выдержки, с .	5—10
Натрий хлористый, г .	.	.	5—10
Затем детали погружают в горячую воду, тщательно промыва-
ют и погружают в раствор для глянцевого травления. Состав рас-
твора и режим травления:
Кислота азотная, л ...	1	Сажа газовая, г .	.	3—5
Кислота серная, л ... 1	Температура, °C ...	15—25
Кислота соляная, мл . . .20	Время выдержки, с .	2—5
После травления детали многократно промывают в проточной
холодной воде. Детали, не подвергаемые гальваническому покры-
тию, пассивируют в растворе бихромата калия (50—70 г/л), а за-
тем промывают в горячей воде и сушат.
Состав раствора (г/л) для медленного травления меди с по-
лучением полублестящей поверхности и режим травления:
Ангидрид хромовый . . . 200	Температура, °C ...	15—25
Кислота серная .... 50	Время выдержки, мин . . 5—10
Для приготовления травильных смесей сначала следует нали-
вать азотную кислоту, а затем постепенно прибавлять к пей сер-
129
пую, все время охлаждая нагревающуюся смесь. Перед травлением
детали обезжиривают, промывают и сушат во избежание разбав-
ления травильных растворов, иначе травление будет происходить
неравномерно.
2.	Алюминий и его сплавы травят в растворе едкого натра с
концентрацией 50—150 г/л. Температура раствора 60—80° С, про-
должительность обработки 0,5—1 мин. После травления произво-
дят осветление деталей в растворе азотной кислоты (1:1). При ос-
ветлении с поверхности деталей удаляется черный налет меди, же-
леза и других металлов, нс растворяющихся в щелочи. Для освет-
ления алюминиевых литейных сплавов (типа силумин) применяют
раствор следующего состава (объемные %):
Кислота азотная ...	75
Кислота плавиковая .	.	25
3.	Состав раствора (г/л) для травления магниевых сплавов и
режим травления:
Кислота азотная . . . 60—70	Температура, °C	15—25
Кислота серная ....	2—4 Время выдержки, с .	20—30
Калий двухромовокислый . 4—6
Серый шлам, образующийся на деталях, после травления уда-
ляют в 5%-ном растворе плавиковой кислоты при температуре
15—25° С в течение 10—15 мин.
4.	Состав раствора (г/л) для травления титана и режим трав-
ления:
Кислота плавиковая . 185—200	Температура, °C	15—25
Кислота азотная . .	10—15	Время выдержки, с . . 15—20
Состав раствора (г/л) для осветления титана и режим освет-
ления:
Кислота плавиковая	.	.	20—30	Температура, °C .	.	15—25
Кислота азотная	.	. 350—400	Время выдержки, с,	.	.	15—30
5.	Цинк и хром травят в 5—20%-ном растворе соляной кислоты
при температуре 15—25° С. Олово травят в концентрированной со-
ляной кислоте при нагревании. Для травления кадмия и свинца
используют азотную кислоту.
§ 79.	Технология одновременного травления
и обезжирования поверхности
Введение в травильные растворы моющих поверхностно-актив-
ных веществ позволяет совмещать операции травления и обезжи-
ривания, так как эти добавки эмульгируют находящиеся на по-
верхности металла жировые загрязнения, а пузырьки выделяюще-
гося при травлении водорода ускоряют процесс отрыва жировой
плевки с поверхности металла.
В качестве поверхностно-активных веществ применяют эмульга-
торы ОП-7 или ОГ1-10, сульфанол и др. Состав растворов (г/л) и
режимы травления:
130
1. Кислота серная .	150-200	2. Кислота ортофосфорная	150—200
Эмульгатор ОП-7	3-5	Кислота соляная	150—180
Тиомочевина ....	1—3	Уротропин ....	30—40
Температура, °C	60—70	Сульфанол НП-1	3—5
Время выдержки, мин .	3—5	Температура, °C	15—25
		Время выдержки, мин	10—30
Одновременное обезжиривание и травление наиболее эффектив-
но при обработке струйным методом (давление сжатого воздуха
при подаче раствора 150—250 кПа).
Поверхностно-активные вещества в растворах травления влия-
ют на последующее нанесение гальванических покрытий. Так, при
никелировании ухудшается сцепление никеля с основным металлом
только в присутствии эмульгатора ОП-7, а попадание его в элек-
тролиты не оказывает влияния на прочность сцепления покрытия
со сталью, но может ухудшать качество покрытия.
Эмульгаторы ОП 7 и ОП-Ю применяют перед нанесением галь-
ванических покрытий из цианистых электролитов, сернокислого
электролита оловянирования, аммиакатного электролита цинкова-
ния, перед оксидированием и фосфатированием. Процесс совмеще-
ния операций травления и обезжиривания целесообразно исполь-
зовать для деталей с небольшим количеством жировых загрязне-
ний.
§ 80.	Электрохимическое и химическое полирование металлов
Электрохимическое полирование — операция, заключающаяся
в выравнивании микронеровностей поверхности металла анодным
травлением. В результате неравномерного распределения плотно-
сти тока происходит интенсивное растворение микровыступов. При
этом в микровпадинах и углублениях появляется пассивная плен-
ка, которая препятствует растворению металла. Это приводит к
сглаживанию микронеровностей поверхности и появлению блеска
Электрохимическое полирование (электрополирование) приме-
няют для снятия мелких заусенцев со штампованных деталей, для
декоративной отделки деталей сложной формы.
При электрохимическом полировании поверхностный слой ме-
талла не деформируется, не имеет абразивных материалов и об-
ладает «истинной» структурой металла, не нарушенной наклепом,
свойственной механическому способу подготовки поверхности.
Наибольший эффект электрополирования достигается при ис-
ходном параметре шероховатости поверхности не менее Ra =
= 0,634-0,080 мкм. При более грубой обработке поверхность ме-
талла приобретает блеск, но имеющиеся на пей дефекты (риски,
царапины и др.) сохраняются.
Коррозионная устойчивость электрополированной поверхности
выше, чем у механически полированной, так как происходит пас-
сивирование металла
Наибольшее распространение получило электрополирование тех
металлов, механическое полирование которых связано с большой
трудоемкостью: нержавеющих сталей, алюминиевых и медных спла-
г
131
bob. Электрополированис применяется также и для обработки
гальванических покрытий.
Состав электролита (% масс.) для электрополирования дета-
лей из углеродистых и низколегированных сталей и режим элск-
трополирования:
Кислота ортофосфорная	65—70	Плотность электролита,	
Кислота серная .	15—12	кг/м3		1,74-Ю3
Ангидрид хромовый .	5—6	Температура, °C .	70—80
Вода .	. * .	15—12	Плотность тока, А/дм2 .	35—80
Состав электролита (% масс.) для электрополирования деталей
и нержавеющих сталей и режим электрополирования:
Кислота ортофосфор-
ная................40—45
Кислота серная .	. 37—40
Ангидрид хромовый . 3—4
Вода...............20—11
Плотность электроли-
та, кг/м3
Температура, °C .
Плотность тока, А/дм2
1,65-1,68-103
70—80
35—80
Время выдержки в электролите зависит от шероховатости по-
верхности деталей и колеблется от 3 до 10 мин. Катоды — свинцо-
вые или из нержавеющей стали 12ХН9Т. Отношение площади ано-
дов (деталей) к площади катодов должно быть от 3:5 до 3:10.
Для уменьшения съема металла и улучшения качества обраба-
тываемой поверхности при электрополировании в электролит вво-
дят ингибиторы: ПБ-5, БА-6, триэтаноламин и др.
Для приготовления электролитов электрополирования стали
растворяют в воде необходимое количество хромового ангидрида.
Затем небольшими порциями, при постоянном перемешивании, вво-
дят ортофосфорную и серную кислоты. В зависимости от плотности
электролит разбавляют водой или упаривают при температуре
90—110° С. Электролит требует проработки в течение суток с ка-
тодами из нержавеющей стали. Накапливание в электролите солей
трехвалептного хрома свыше 2% ухудшает блеск полируемых де-
талей. Для увеличения срока службы электролита необходимо
окислять трехвалентный хром до шестивалентного. Для этого в
ванну помещают свинцовые катоды, площадь которых должна
быть в два раза больше площади анодов Катоды заключают в ке-
рамические пористые диафрагмы. Окисление трехвалентного хро-
ма ведется при плотности тока 4—5 А/дм2, температуре электро-
лита 20—40° С.
Дефекты при электрополировании черных металлов и способы
их устранения приведены в табл. 26.
Электрополирование алюминия и его спла-
вов. Механическим полированием алюминия и его сплавов труд-
но достигнуть высокой степени блеска из-за деформации металла
в процессе обработки. Качество поверхности алюминиевых деталей
после электрополирования выше, чем при механическом полирова-
нии. Процесс электрополирования алюминия может быть исполь-
зован как для окончательной обработки, так и для промежуточ-
ной — перед анодированием и окрашиванием.
13g
26. Дефекты при элекгрополировании черных металлов
и способы их устранения
Дефект
Причина дефекта
Способ устранения
Отсутствие блеска,
желтые пятна
Точечное травление по-
верхности
Матовая поверхность с
синеватым оттенком
Низкая плотность элек-
тролита
Наличие в электролите
взвешенных частиц хро-
мового ангидрида
Электролит не прора-
ботан
Поверхность деталей
покрыта коричневой
пленкой
Волнистость у краев и
отверстий деталей
Темная матовая по-
верхность
Низкая температура
электролита
Высокая плотность
электролита
Высокая температура
электролита
Высокая плотность то-
ка
Длительная продолжи-
тельность электрополнро-
вания
Накопление железа
свыше 7%
Выпарить электролит до
плотности 1,74 г/см3
Подогреть электролит до
температуры 100—110° С до
полного растворения хромо-
вого ангидрида
Проработать электролит
при плотности тока 40 А/дм2
в течение нескольких часов
при температуре 120°С
Подогреть электролит до
температуры 70—80° С
Разбавить электролит до
плотности 1,74 г/см5
Понизить температуру до
70—80° С
Снизить плотность тока
Уменьшить время электро-
полирования
Окислить железо или за-
менить электролит новым
Состав электролита ('% масс.) и режим электрополирования:
Кислота ортофосфор-
ная ..... 50—80
Кислота серная .	. 20—10
Ангидрид хромовый . 6—4
Вода ..... 24—6
Плотность электроли-
та, кг/м3 .	.	. 1,68—1,72-103
Температура, °C .	. 60—80
Плотность тока, А/дм2 10—30
Время выдержки, мин 6—8
Катоды свинцовые или из нержавеющей стали.
Крепление деталей к подвеске при электрополировании должно
быть очень жестким. Желательно перемешивать электролит сжа-
тым воздухом, что увеличивает скорость процесса.
Электролит применяется для электрополирования деталей из
алюминия и его сплавов типов АМг, АМц, Д-16 Для сплавов, со-
держащих значительные количества примесей, например кремний,
хорошего блеска получить нельзя.
При длительной эксплуатации электролита в нем накапливает-
ся гидроокись алюминия, ухудшающая качество полирования. При
содержании гидроокиси алюминия более 35 г/л необходимо уда-
лять ее из раствора методом декантации или фильтрации.
Электрополированис в уксуснохлорнокислых
электролитах. В уксуснохлорнокислых электролитах можно
полировать углеродистые легированные стали, алюминий и его
сплавы, цинк, олово и др. Применение этих электролитов, несмот-
ря на их универсальность, ограничено вследствие повышенной по-
133
ДЛЯ
электрополирования стали и ре-
Температура, °C .	.	.
Плотность тока, А/дм2 .
Время выдержки, мин
. 20—25
. 4—6
. 3—10
жаро- и взрывоопасности. Опасность воспламенения увеличивает-
ся с повышением содержания уксусного ангидрида в смеси.
Состав электролита (г/л)
жим элсктрополирования:
Кислота хлорная .	.	.	.185
Ангидрид уксусный .	.	. 765
Вода...................50
Для приготовления электролита хлорную кислоту медленно,
небольшими порциями вводят в уксусный ангидрид, непрерывно
перемешивая и охлаждая смесь, чтобы ее температура не превы-
шала 30—35° С.
Состав электролита (% масс.) для элсктрополирования меди и
се сплавов и режим элсктрополировапия’
Кислота ортофосфорная . 85—90
Ангидрид хромовый .	.	.	15—10
Плотность электролита, г/м3 1,6-103
Время выдержки, мин .
Температура, °C
Плотность тока, А/дм2 .
0.5—5
30—40
20-50
Катоды медные или свинцовые.
Перед эксплуатацией электролит прорабатывают под током
(100 А-ч/л) с медными анодами. При накоплении в электролите
трехвалептпого хрома свыше 1,5% производят его окисление ана-
логично методу для электрополирования стали.
Для электрополирования никеля применяют в ос-
новном растворы серной кислоты пли се смеси с фосфорной кис-
лотой. Наиболее простым и экономичным является сернокислый
электролит, содержащий 1000—1100 г/л серной кислоты Процесс
ведут при температуре 20—40° С и плотности тока 20—40 А/дм2.
Катоды — свинцовые. Продолжительность полирования в зависимо-
сти от состояния исходной поверхности составляет 0,5—2 мин. Пе-
ред началом эксплуатации электролит прорабатывают с никеле-
вым анодом до накопления в нем 3—4 г/л никеля. Эксплуатация
электролита возможна до накопления в нем сернокислого никеля
в количестве 80—90 г/л.
Применение сернофосфорнокислого электролита позволяет рас-
ширить диапазон плотности тока. Состав электролита (% масс.) и
р еж и м электрополир ов а ния:
Кислота серная .	. * .	. 50—30
Кислота ортофосфорная .	. 30—50
Вода......................20
Состав электролита (г/л) для
режим элсктрополирования:
Температура, °C .	.	. 15—25
Плотность тока, А/дм2 .	10—60
Время выдержки, мин .	.	2—5
электрополирования серебра и
Серебро цианистое	. 20
Калий цианистый (свобод-
ный) .....................30
Температура, °C .	.	.	.	15—25
Плотность тока, А/дм2	.	.	1 —1,2
Время выдержки, мин	.	.	3—4
Химическое полирование применяют реже, чем электрохимиче-
ское, так как оно не обеспечивает получение зеркального блеска
поверхности. Однако химическое полирование экономично, не тре-
бует применения источников тока и контактирующих приспособле-
ний. Особенно эффективен процесс химического полирования для
134
деталей больших размеров и сложной конфигурации. Некоторый
составы растворов и режим работы приведены в табл. 27.
27. Состав растворов и режим работы при химическом полировании
Обрабатываемый металл	Компонент	Содер- жание, г/л	Темпера- тура, °C	Время, мин
Сталь нержавеющая марок 12Х18Н9Т, 12X17 и др.	Кислота серная Кислота соляная Кислота азотная Краситель кислотный оранжевый	СО го со ю сл о о с  е> 1 1 1 । ГО Сл ►₽*• ►₽>> СП о о со о	65-75	2— 10
Медь, латунь	Кислота ортофосфор- ная Кислота азотная Кислота уксусная	930 -950 280-290 250—260	20-30	1-6
Алюминиевые сплавы марок АМг, АМД, АД-1, АМЦ	Кислота ортофосфор- ная Кислота щавелевая	840-860 40-55	60-80	До 1
§81. Особенности технологического процесса покрытия
внутренних поверхностей при хромировании
Детали на подвесочные приспособления подвешивают таким
образом, чтобы они имели достаточно жесткий контакт и не экра-
нировали бы друг друга. Сечение приспособлений должно быть
достаточно большим, чтобы обеспечить прохождение тока большой
силы.
Острые края и углы деталей необходимо экранировать допол-
нительными приспособлениями из проволоки, изгибая их в соот-
ветствии с формой детали (рис. 53).
Дополнительные аноды, применяемые для получения покрытий
внутренних поверхностей деталей, не должны препятствовать вы-
ходу выделяющихся при хромировании газов.
При завешивании плоского анода из-за низкой рассеивающей
способности электролита хром в глубине штампа не осаждается
(рис. 54). Этот недостаток устраняют применением профильного
анода (рис. 55). Пузырьки выделяющегося газа, отрицательно
влияющие на качество покрытия, свободно удаляются при исполь-
зовании перфорированного профильного анода (рис. 56). Материал
дополнительных анодов — свинец или освинцованная сталь. На
рис. 57 показан анод для хромирования поверхностей фасонных
труб, а на рис. 58 дана установка для гальванического покрытия
внутрених поверхностей труб.
При хромировании деталей с пазами или боковыми отверстия-
ми вокруг них часто наблюдаются нсзахромированные участки.
Поэтому пазы и отверстия рекомендуется закрывать пробками из
свинца, фторопласта или другого материала, стойкого к хромовой
кислоте.
135
Рис. 53. Приспо-
собление с эк-
ранирующей
проволокой:
1 — деталь, 3 —
экранирующая
проволока
Рис. 54. Завешивание
штампа с плоским ано-
дом (хром в глубине
штампа не осаждает-
ся):
/ — крепление штампа,
2— штамп, 3 — анод, 4—
экранирующее кольцо
Рис. 55. Завешива-
ние штампа с про-
фильным анодом
(пузырьки задер-
живаются внутри
штампа):
1 — крепление штам-
па. 2— штамп. 3 —
анод, 4 — экраниру-
ющее кольцо
Рис, 56. Завешива-
ние штампа с пер-
форированным про-
фильным анодом
(пузырьки газа сво-
бодно удаляются):
1 — крепление штам-
па, 2—штамп. 3—
анод, 4 — экраниру-
ющее кольцо
Рис, 57. Анод для хро-
мирования внутренней
поверхности фасонных
труб
Рис, 58. Установка для
гальванического покры-
тия внутренних поверх-
ностей труб:
1 — верхняя упяоткптельпая
насадка. 2— внутренние ано-
ды, 3 — сборник электролита,
4 — хомутики катодных шин,
5 — насос. 6 — нижняя уплот-
нительная насадка
136
§ 82.	Способы промывки и просушивания деталей
Промывка — удаление с поверхности деталей растворов и
продуктов реакции предыдущей операции перед поступлением в по-
следующую ванну. После каждой операции очистки или нане-
сения гальванических покрытий детали нужно тщательно промы-
вать.
В зависимости от свойств отмываемого раствора и конфигура-
ции деталей существует несколько схем промывки; одноступенча-
тая (рис. 59, а)—в одной промывной ванне с проточной водой;
многоступенчатая прямоточная (рис. 59,6) и противоточная
(рис. 59, в) —в нескольких последовательно установленных ваннах
с проточной водой. Противоточной (каскадной) называется про-
мывка, при которой воду подают в ванну конечной промывки, да-
лее из нее вода самотеком поступает в предыдущую ванну промыв-
ки и сбрасывается затем в канализацию.
Рис. 59 Схемы промывки детален:
1 — технологическая ванна, 2, 3 — панны промынкн
Одноступенчатую промывку применяют в автоматических ли-
ниях при небольшой производительности после операций актива-
ции, между операциями обезжиривания и травления.
Двухступенчатая промывка применяется 'при обработке деталей
Рис. ЬО. /Методы промывки деталей
| () А. И. Коротин
137
в барабанах или колоколах, после операций обезжиривания и на-
несения гальванических покрытий.
Промывку осуществляют несколькими методами: погружением
деталей в ванну с непроточной водой (рис. 60,а); с проточной во-
дой (рис. 60,6); с использованием непрерывного перемешивания
сжатым воздухом и с помощью инжектора (рис. 60, в, г); струй-
ным методом с помощью форсунок (рис. 60,6); комбинированным
методом (рис. 60, в).
Метод погружения применяют при обработке деталей па под-
весках, если они имеют пазы, щели, углубления и при обработке
детален насыпью. Метод струйной промывки применяют для де-
талей простой конфигурации (листы, плоские детали) и при смыве
с них вязких растворов. Комбинированный метод используют для
промывки деталей сложной конфигурации; при этом методе, детали
погружают в ванну с водой, а затем после извлечения их из ванны
дополнительно промывают направленными струями воды.
В целях экономии воды промывку проточной водой заменяют
более рациональными способами: струйным и комбинированным.
В зависимости от характера операций детали промывают хо-
лодной, теплой (50—60°С) или горячей водой (80—90°С). Про-
мывку в теплой воде применяют после операций химического и
электрохимического обезжиривания, травления легких сплавов,
перед и после процесса химического оксидирования черных метал-
лов, после пассивирования цинковых и кадмиевых покрытий. Про-
мывка в горячей воде — завершающая операция технологического
процесса нанесения гальванических покрытий, ее производят для
нагрева деталей, для ускорения их сушки (кроме хроматирования
цинковых и кадмиевых покрытий, так как пассивная хроматная
пленка не выдерживает высоких температур).
Расход воды зависит от производнтельноостн линии, схемы про-
мывки, конфигурации деталей, способа завески и др.
Важную роль играет нс только количество применяемой воды
при промывке, но и ее качество. Вода, подаваемая в гальваниче-
ский цех для промывки, должна быть достаточно чистой с мини-
мальным содержанием солей и других веществ. В основном для
промывки деталей в гальванических цехах применяют воду из го-
родского водопровода. Для промывки деталей перед обработкой
в электролитах применяют деионизированную воду (очищенную от
минеральных солей). Деионизированную или дистиллированную
воду применяют также для электролитов уплотнения анодной плен-
ки па алюминии.
Для улавливания электролитов, например, при покрытии драго-
ценными металлами и в процессе хромирования, применяют допол-
нительную промывку в непроточной воде. Кроме снижения потерь
реактивов при использовании ванн улавливания уменьшается ко-
личество химикатов, непрерывно попадающих в сточные воды.
После окончательной промывки детали подвергают сушке
горячим воздухом в сушильных шкафах типа СНОЛ с диапазоном
температур от 50 до 250° С. Мелкие детали сушат в центрифугах.
138
§ 83.	Область применения гальванопластики
Гальванопластика — электрохимический способ изготовления
разнообразных изделий, в процессе которого осаждаемый металл
пластически воспроизводит форму поверхности, на которой осаж-
дается.
Открытие гальванопластического копирования принадлежит
Б. С. Якоби, который впервые изготовил клише для печатания бу-
мажных денежных знаков путем электролитического наращивания
меди. Этот метод сразу получил техническое применение. В на-
стоящее время гальванопластику широко используют в самых раз-
нообразных областях техники и прикладного искусства.
Гальванопластикой достигается высокая точность воспроизве-
дения сложного рельефа. Это свойство обусловило применение
гальванопластики в производстве печатных стереотипных форм,
копий, гравюр, штампов для тиснения и матриц. Гальванопластиче-
ские проиессы используются для изготовления металлической
фольги, точных тонких сеток и различных экранов, полых изделий
сложных форм, волноводов и др.
Основные технологические операции гальванопластического из-
готовления изделий: 1) изготовление модели (формы) изделия,
2) подготовка поверхности формы, 3) нанесение проводящего слоя
(для неметаллических форм) или нанесение разделительного слоя
(для металлических форм), 4) электрохимическое наращивание
металла, 5) отделение формы от полученной копии, 6) отделка из-
делий.
§ 84.	Выбор материала формы и технология ее изготовления
Формой, па которую осаждают металл» может служить как ко-
пия с оригинала, так и сам оригинал изделия. Оригинал в боль-
шинстве случаев не используют, так как это связано с возмож-
ностью их порчи. Форма представляет основание для электролити-
ческого осаждения металла и является негативным изображением
изготовляемого изделия и катодом в ванне. На рис. 61 показаны
соотношения формы и изделий. От характера формы, ос материала,
Рис. 61. Соотношение формы и детали:
f — формы, 2 — формы с нарощепным металлом, 3 — деталь
10*
139
точности изготовления и шероховатости поверхности значительно
зависит качество получаемого изделия. Формы могут быть изго-
товлены из самых различных материалов — металлы, пластмассы,
гипс, восковые композиции и др.
По степени использования все разновидности гальванопласти-
ческих форм можно разделить па две основные группы: разрушае-
мые (однократного применения), постоянные (многократного дей-
ствия).
При серийном изготовлении изделий целесообразно применять
неразрушаемые формы.
При выборе материала формы необходимо учитывать целый
ряд факторов: задаваемая точность изделия, сложность его геомет-
рической формы, стойкость материала формы в электролитах.
Металлические формы изготовляют из стали, свинца,
алюминия и его сплавов или легкоплавких сплавов.
Формы из стали являются нсразрушаемыми, поэтому их при-
меняют при изготовлении деталей в больших количествах, а также
в том случае, если конфигурация детали допускает разъем без на-
рушения целостности изделия. Для изготовления металлической
формы применяют хромоникелевую сталь марки 12Х18Н9 или
12Х18Н10Т. Из нее можно изготовлять точные формы, хотя по ме-
ханической прочности она уступает хромистым нержавеющим ста-
лям марок 4X13, 3X13, 2X13. Однако хромистые стали не стойки
в кислых растворах, поэтому могут применяться только при осаж-
дении металла из щелочных электролитов.
Формы из свинца применяют для снятия копий с метал-
лических оригиналов, имеющих небольшой размер и нс деформи-
рующихся при давлениях до 3000 кПа. Достоинством свинца в ка-
честве материала для формы является хорошая электропровод-
ность, пластичность, отсутствие усадки.
В качестве материала для безвозвратных (разрушаемых) форм
при изготовлении сложных полых изделий любой конфигурации с
высокой точностью размеров (до 1—5 мкм) и любой степенью ше-
роховатости поверхности используется алюминий и его сплавы.
Металлические формы из алюминия растворяются после осажде-
ния на них металла в растворах кислот и щелочей, поэтому такие
формы дорогие. Однако повышенная стоимость их окупается луч-
шим качеством получаемого изделия. В целях экономии металла
и химикатов формы по возможности изготовляют либо пустотелы-
ми, либо высверливают в них отверстия максимальной величины
с таким расчетом, чтобы толщина стенки формы была не меньше
1,5—2 мм. Сложные и крупные модели можно отливать пустоте-
лыми из отдельных частей, которые затем сваривают.
Формы из легкоплавких сплавов получают выплавлением их
при невысоких температурах. Эти сплавы, составленные из различ-
ных количеств висмута, свинца, олова и кадмия имеют температу-
ру плавления от 60 до 120° С. Постоянство размеров форм из лег-
коплавких сплавов ниже, чем у растворимых металлических форм.
Формы из пластмасс могут быть как возвратными, так
140
и растворимыми. Пластмассовая форма изготовляется непосредст-
венной обработкой заготовки или снятием копии с металлического
оригинала размягченной пластмассой. Применяют также методы
литья и прессования. Используются акрилаты, эпоксидные и сили-
коновые смолы, поливинилхлорид, целлулоид и другие пластиче-
ские массы. Пластмассовые возвратные формы уменьшают точ-
ность и воспроизводимость изделий по сравнению с металличе-
скими.
Для растворения низкомолекулярного оргстекла применяют
хлороформ, ацетон, бензол. Полистирол и пенопласты па его основе
растворяют в стироле или бензоле.
Гипсовые формы изготовляют из гипса, который обладает
хорошей прочностью и легко удаляется с любых оригиналов. Не-
достатком гипса является его гигроскопичность, т. е. поглощение
влаги из воздуха.
Для изготовления формы высушенный, тщательно измельченный
гипс смешивают с водой до густообразной массы, затем получен-
ную массу накладывают на оригинал, придавливают и выдержива-
ют 10—15 мин до затвердевания.
Формы из восковых сплавов используют в художественной галь-
ванопластике, при изготовлении пластинок и др. Восковые формы
являются дешевыми и обладают хорошим сцеплением с наносимым
электропроводящим слоем. Недостатком восковых форм является
их непригодность для многократного применения.
Для приготовления форм восковая масса расплавляется в кот-
лах с паровой рубашкой, затем осторожно выливается в предвари-
тельно подогретые формы. Охлаждают медленно во избежание об-
разования трещин и пузырей. При изготовлении восковых форм
необходимо учитывать усадку — свойство воска уменьшаться в раз-
мерах при остывании. Усадка воска значительно облегчает отде-
ление восковых форм от оригинала.
Получили распространение также и безусадочные восковые
композиции, применяемые для изготовления деталей, требующих
высокой точности размеров и качества поверхности.
§ 85.	Способы нанесения разделительных и проводящих слоев
Перед осаждением металлов поверхность гальванопластических
форм подвергают специальной обработке. При использовании не-
металлических форм такая обработка заключается в нанесении
электропроводящего слоя. Проводящий слой наносится в виде тон-
ких пленок мелкодисперсного графита, металлов или соединений
металлов. Существует несколько способов нанесения проводящего
слоя.
Для графитирования применяют очищенный и измель-
ченный графит, просеяный через сито, причем частички графита
должны иметь форму чешуек и не быть очень маленькими. Графит
можно наносить сухим или мокрым методом. При сухом методе
графит с помощью мягких волосяных кисточек механически втира-
141
ют в поверхность до придания ей металлического блеска, избыток
графита сдувается струей воздуха. Графит обладает высокой ад-
гезионной способностью и хорошо прилипает к поверхности формы.
Иногда наносят графит в виде его суспензии в органическом рас-
творителе.
Графит обладает большим удельным сопротивлением и поэтому
для увеличения электропроводности графитного слоя к нему до-
бавляют металлические (медны,е бронзовые, серебряные) порошки
или обрабатывают графит раствором азотнокислого серебра с по-
следующим восстановлением его до металлического.
Химическое восстановление металлов из вод-
ных растворов их солей является одним из распространенных спо-
собов нанесения проводящего слоя. Наиболее широко применяются
пленки серебра и меди. Серебро восстанавливается из растворов
азотнокислого серебра AgNO3 или комплексной аммиачной соли
Ag(NH3)4NO3. В качестве восстановителя используют растворы
формалина, глюкозы, сегпетовой соли и др. Химическое серебрение
ведут при температуре 10—20° С. При этом скорость восстановле-
ния металла замедляется, но покрытие получается более плотным
и мелкокристаллическим.
Медь восстанавливается из растворов, содержащих медный ку-
порос, едкий натр и глицерин. В качестве восстановителя применя-
ют формалин, сегнстову соль. Химическое меднение ведут при ком-
натной температуре. В процессе меднения детали необходимо по-
качивать или периодически встряхивать. Продолжительность мед-
нения около 20 мин.
Перед химическим меднением поверхность неметаллических
форм подвергают предварительной обработке (сенсибилизации)
раствором хлористого олова в соляной кислоте. Такая обрг^ботка
повышает адгезию металла к поверхности и ускоряет процесс вос-
становления. Температура раствора 15—25° С, время выдержки
5—10 мин. После этого детали тщательно промывают в проточной
холодной воде для создания пленки двухвалентного олова. После
обработки хлористым оловом требуется также дополнительное ак-
тивирование поверхности в растворе хлористого палладия соляной
кислотой. Температура раствора 15—25° С, время обработки
3—10 мин.
Токопроводящий слой можно получать при нанесении
на поверхность формы электропроводных пленок сульфидов метал-
лов.
Существуют также способы термического восстановления метал-
лов из газообразных соединений и их специальных паст, наноси-
мых па поверхность керамики с последующим выжиганием.
Перед применением металлических форм необходимо наносить
на их поверхность разделительный слой, препятствующий сцепле-
нию с покрытием. Разделительными слоями могут служить пленки
из окислов и солей некоторых металлов, жиров, масел, мельчайше-
го порошка графита и т. д.
В зависимости от материала формы на ее поверхность химиче-
142
с,ки наносят окисные, хроматные или сульфидные пленки, получае-
мые при обработке в растворах двухромовокислого калия, хромо-
вой кислоты и сернистого натрия.
После нанесения разделительного слоя форму быстро промы-
вают и завешивают под током в гальваническую ванну во избежа-
ние растворения разделительного слоя.
Разделительный слой в виде жировой или восковой пленки по-
лучают при смачивании поверхности формы эфиром, бензином или
спиртом. После их высыхания остается тонкая пленка растворен-
ных жиров или восков.
Графитовый разделительный слой наносится погружением на-
гретой формы в разбавленный коллоидный графит и вынимается
в неостывшсм виде.	а
Восковые и графитовые пленки облегчают отделение нарощен-
пой летали от поверхности формы.
§ 86.	Режим работы и состав электролитов
для наращивания металлов
Д 1я подвода тока к неметаллическим формам используют раз-
личные контактирующие приспособления. Проводником служит
медная проволока, расположенная по краям формы за пределами
рабочей поверхности на специальных полях. Контактирование про-
изводится перед нанесением проводящего слоя на поверхность фор-
мы. Контактное приспособление должно плотно прилегать к прово-
дящему слою, ио не нарушать его.
Осаждение металлов на поверхность, покрытую проводящим
или разделительным слоем, в начале производится в слабокислых
электролитах меднения и никелирования. Нанесение первичного
топкого слоя металлов («затяжка») необходимо для того, чтобы
формы с нанесенными па их поверхность слоями не разрушались
при воздействии агрессивных (сильно кислых) электролитов. За-
тяжку необходимо выполнять в условиях, обеспечивающих получе-
ние эластичных с малыми внутренними напряжениями осадков ме-
талла, во избежание отрыва металлической пленки от формы.
Для этой цели широко используют следующие электролиты.
Состав сернокислого электролита меднения (г/л) и режим мед-
нения:
Медь сернокислая .	.	.	140—160	Температура, °C	15—25
Серпам кислота .	.	.	12—15	Плотность тока, А/дм2	.	.	1—3
Этиловый спирт .	.	.	30—50
Состав пирофосфатного электролита (г/л) п режим меднения:
Медь пирофосфорнокислая .	90—110	Аммиак водный 25%-пый	.	2,5—3
Калий пирофосфорнокислый	340—400	Температура, °C	50—60
Кислота лимонная .	.	.	8—10	Плотность тока, А/дм2 .	.	1,5—2,5
Пирофосфатный электролит вследствие его хорошей рассеи-
вающей способности применяют при формировании деталей слож-
ной конфигурации, а также для наращивания медных слоев на
143
сборных формах и формирования «защитных рубашек» на мате-
риалах, нестойких в кислых электролитах.
Состав сульфамипового электролита никелирования (г/л) и ре-
жим никелирования:
Никель сульфамиповокис-	Сахарин.................0,01—0,05
лый................ 300—350	Температура, °C .	50—60
Кислота борная . . . 30—35	Плотность тока, А/дм2 .	4—8
Никель хлористый . .	3—4
При использовании сульфаминовых электролитов никелирова-
ния процесс можно вести при значительных плотностях тока с
получением мягких никелевых осадков с малыми внутренними на-
пряжениями.
При «затяжке» форм из неметаллических материалов необходи-
мо строго соблюдать температурный режим, чтобы температура
формы соответствовала температуре электролита, иначе может
отслаиваться металл.
Процесс «затяжки» длится от 30 мин до 2 ч и по достижении
толщины слоя в 5—15 мкм деталь переносят в ванну с более кон-
центрированным электролитом, работающую с перемешиванием и
подогревом, вследствие чего можно наращивать слой металла с
большей скоростью.
Для наращивания меди применяют сернокислый, борфтористо-
водородный и кремнефтористоводородный электролиты.
Состав электролита (г/л) для наращивания никеля и режим
наращивания:
Никель серпокислый	.	.	260—300	Температура, °C	50—60
Никель хлористый .	.	.	40—45	Плотность тока, А/дм2 .	.	3—5
Кислота борная .	.	.	30—35
Органические добавки в никелевых электролитах для гальвано-
пластики нс применяют во избежание повышенной хрупкости осад-
ков. Для тщательной очистки от органических загрязнений элек-
тролит фильтруют через активированный уголь.
Для получения осадков с повышенными требованиями к элек-
трическим характеристикам применяют наращивание слоев сереб-
ра, нанесенных в основном из цианистых электролитов серебрения.
По окончании гальванопластического наращивания металла не-
обходимо отделить форму от готового изделия. Отделение
производится по разделительному слою (для металлических форм)
и по проводящему слою (для неметаллических форм).
В тех случаях, когда конструкция формы позволяет отделить
наращенный металл без повреждения формы, производится опили-
вание или обрезка края наращенного металла до обнажения раз-
делительного слоя. Затем с помощью лезвия ножа или другого
топкого предмета, вводимого по периметру изделия, осторожно от-
деляют металлическую копию от формы.
В других случаях для облегчения отделения используют раз-
личие между коэффициентами расширения металла и формы (на-
пример, при погружении стеклянных форм в горячую воду).
Формы из алюминия и его сплавов, имеющие сложную конфи-
144
гурацию, не позволяющие механически отделять копии, растворяют
в горячей щелочи или соляной кислоте.
Формы из легкоплавких сплавов и воска выплавлят нагрева-
нием.
Металлические покрытия после отделения от формы дополни-
тельно обрабатывают. Например, лицевую поверхность матриц для
прессования пластмасс хромируют для повышения износостойкости.
Обратную сторону копий для утолщения заливают гартом на тол-
щину 5—10 мкм.
§ 87.	Частные случаи гальванопластики
Изготовление тонкостенных труб методом гальванопластики.
При изготовлении прямых медных труб различного диаметра на
матрицу, сделанную точно но внутреннему размеру трубы, наращи-
вается медь. В качестве материала для матрицы используют не-
ржавеющие стали марок X18II9T, Э31 и др. Хромированные угле-
родистые стали не используют из-за наличия пассивной пленки
хрома на поверхности.
Наращивание меди производят в сернокислом электролите мед-
нения при плотности тока до 20 А/дм*. Снятие наращенного слоя
меди осуществляется при обкатке между косо расположенными
роликами, дающими увеличение диаметра на 0,02—0,04 мм.
Методом гальванопластики можно получать топкие
(0,05—0,15 мм) медные бесшовные трубки, не дающие течь под
давлением.
При изготовлении труб сложного профиля, когда матрицу не-
возможно удалить механическим путем, материалы для матрицы
выбирают такие, которые по окончании процесса можно выплавить
иди растворить. В связи с тем, что легкоплавкие сплавы и воск
обладают усадкой, матрицы (сердечник) изготовляют из алюминия
или его сплавов. Затем сердечник тщательно шлифуют и полируют,
после чего его обезжиривают в органическом растворителе и в ще-
лочном растворе. После активирования в смеси азотной и плавико-
вой кислот алюминиевый сердечник вначале затягивают в ванне
с малой концентрацией кислоты при большой плотности тока, а
затем наращивают дальнейший слой меди. По окончании наращи-
вания алюминиевый сердечник растворяют в едком натре или со-
ляной кислоте, а внутреннюю поверхность медной трубки покры-
ват серебром. На рис. 62 представлен волновод, изготовленный
методом гальванопластики.
Изготовление металлических сеток методом гальванопластики.
Для изготовления металлических сеток с любым количеством от-
верстий заданной конфигурации и величины необходимо изгото-
вить форму. В качестве материала для формы многоразового ис-
пользования обычно применяют медь, латунь или алюминий.
Выбранный материал тщательно полируют, обезжиривают и по-
крывают светочувствительным слоем. После нанесения на металли-
ческую пластину светочувствительный слой высушивают, наклады-
145
вают на него негатив сетки и экспонируют в светокопировальной
раме. После экспонирования изображение сетки проявляют, при
этом неосвещенные участки растворяются и удаляются с поверхно-
сти металлической пластины. Для более прочного сцепления изо-
бражения с поверхностью металла его подвергают дублению. За-
тем металлическую пластину тщательно проверяют и при наличии
дефектных мест замазывают их битумным или другим химически
стойким лаком. После сушки пластин}' помещают в ванну для
травления, пока металл па незащищенных участках не вытравится
до необходимой глубины (0,05—0,08 мм).
После этого изображение раздубливается. Образовавшиеся уг-
лубления в металле заполняют наполнителем, например пластмас-
сой, а лицевую сторону покрывают топким слоем никеля. Никели-
рование формы производят для облегчения нанесения разделитель-
ного слоя, необходимого для снятия копий, кроме того, никель
тверже меди и с никелевой формы можно снять большее количест-
во копий.
Ряс. 62. Волновод высокой точно-
сти, изготовленный методом iaль-
ва нои ластики
Рис. 63. Отделение
медной сетки от мо-
дели
Готовые формы покрывают разделительным слоем н завешива-
ют в ванны для наращивания меди. После наращивания нужной
толщины медная сетка отделяется от формы (рис. 63).
Способ наращивания матриц в производстве граммпластинок.
Форму для матриц граммофонной пластинки готовят путем меха-
нической записи на тондиске, представляющем собой топкий ме-
таллический диск с нанесенным на нем слоем специального лака.
Проводящий слой наносится либо химическим серебрением, либо
катодным распылением золота.
Первичную «затяжку» чаще всего производят никелем, посколь-
ку он обладает большей коррозионной устойчивостью и твердостью
по отношению к меди. По окончании «затяжки» никелем тондиск
переносят в сернокислый электролит меднения, где производят на-
ращивание меди до требуемой толщины.
С диска можно снять только одну металлическую копию —
«первичный оригинал», с которого затем снимают вторые, третьи
и т. д. Оригинал с наращенной копией обтачивают по борту и раз-
146
ним лот. Перед использованием нечетных копий в качестве матриц
и >н прессовке пластинок их лицевые стороны хромируют на тол-
щину до 3 мкм. Толщина готовой матрицы 0,8—0,9 мм. Готовые
матрицы вставляют в стальные пресс-формы и помещают в прессы,
па которых из пластмассы прессуются грамм пластинки.
§ 88.	Осаждение металлов в электровакуумных установках
Существуют различные методы получения тонких пленок ме-
талла. Одним из таких методов является вакуумное напыление
тонких покрытий, толщина которых колеблется от 0,01 до 0,5 мкм
при нанесении благородных металлов (золото, серебро, платина)
и до 75 мкм при нанесении покрытий из цинка, кадмия, меди.
Напыление металлических пленок осуществляется в специаль-
ных установках (рис. 64) в среде
рядка 10-4—10-6 На. В качестве
испарителей применяют проволоч-
ки, ленты, «лодочки», подогревае-
мые проходящим через них то-
ком.
Колпак напылителя /, герме-
тизирующий всю систему, уста-
навливают на монтажном столе.
В испаритель, изготовленный из
тугоплавкого металла (вольфрам
или молибден), помещают распы-
ляемый металл 4. Распыляемый
металл должен быть высокой, чи-
стоты. Испаритель нагревается до
инертного газа с давлением по-
Рис. 64. Ёаку умное напыление тон-
ких металлических пленок.
/ — колпак, 2 — подложка, 3 — нить
нагревателя, 4 — распыляемый металл
тех пор, пока давление паров ис-
паряемого металла не превысит
давления в вакуумной системе.
Пары испаряемого металла осаж-
даются па всех поверхностях,
имеющих более низкую температуру, включая подложку 3, обра-
зуя при этом тонкий, гладкий и плотный, хорошо сцепленный с
основой слой покрываемого металла. Коэффициент термического
расширения материала подложки должен быть по возможности
близок к коэффициенту термическсого расширения напыляемых
металлов. Для изготовления подложек чаще всего применяют стек-
ло, ситалл и керамику.
Метод вакуумного напыления позволяет получать тонкие метал-
лические пленки с чередованием слоев нескольких металлов раз-
личной толщины и очертаний. При этом различные топкие метал-
лические пленки получают на одной и той же установке.
Преимуществами вакуумного способа является отсутствие водо-
родной хрупкости, возможность нанесения алюминия, титана и дру-
гих металлов, которые не удается получить гальваническим спосо-
бом. К недостаткам следует отнести сложность оборудования, про-
147
цессов подготовки и нанесения покрытий, особенно на детадй слож-
ной формы.
Контрольные вопросы
1.	Как обозначаются на чертежах виды дополнительной обработки гальва-
нических покрытий?
2.	Что такое «ингибиторы», для чего их применяют?
3.	Какие преимущества перед механическим имеет электрохимическое поли-
рование?
4.	Перечислите материалы, применяемые при изготовлении гальванопластиче-
ских форм.
5.	В чем сущность метода вакуумного напыления металла?
ГЛАВА XIII. СТАНДАРТИЗАЦИЯ И КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА ПРОДУКЦИИ
§ 89. Государственная система стандартизации
и ее основные задачи
XXVI съезд КПСС обратил особое внимание на необходимость
всемерного улучшения качества продукции. Улучшение качества
продукции во всех отраслях народного хозяйства является необ-
ходимым условием подъема материального и культурного уровня
жизни советского парода.
Сложность и многообразие фактов, влияющих на качество про-
мышленной продукции, обусловливают необходимость системного
и научного подхода к решению проблемы управления качеством
продукции. Одной из важнейших систем государственного управ-
ления качеством является Государственная система стандартиза-
ции.
Под стандартизацией понимают процесс установления
и применения правил с целью упорядочения деятельности в опре-
деленной области на пользу и при участии всех заинтересованных
‘'.торон, в частности для достижения всеобщей оптимальной эконо-
мии, при соблюдении условий эксплуатации (использования) и
требований безопасности.
Основными задачами стандартизации являются ускорение науч-
но-технического прогресса, повышения производительности труда,
улучшения качества выпускаемой продукции, обеспечения единства
и правильности измерений в стране, установление единых систем
документации, а также обеспечение безопасности труда работаю-
щих.
Результатом конкретной работы по стандартизации является
стандарт. Стандарт — нормативно-технический документ, уста-
навливающий комплекс норм, правил, требований к объекту стан-
дартизации и утвержденный компетентным органом.
Стандарты в Советском Союзе подразделяются на следующие
категории:
Государственный стандарт Союза ССР (ГОСТ), отраслевой
(ОСТ), республиканский (РСТ) и стандарт предприятия (СТП).
148
\
В Настоящее время широко применяются стандарты СЭВ, дей-
ствующее в социалистических странах и вводимые в СССР в каче-
стве государственных стандартов. Государственные стандарты обя-
зательны к применению всеми предприятиями и организациями и
учреждениями страны. Они утверждаются Госстандартом СССР.
Государственные стандарты устанавливаются на группы про-
дукции или отдельные ее виды и, как правило, содержат полную
техническую характеристику стандартизируемой продукции. Они
предусматривают, какие типы, виды, марки, артикулы, формы и
размеры изделий и материалов должны выпускаться и с какими
качественными показателями и нормами. Одновременно предусмат-
риваются правила приемки и методы испытаний, необходимые для
проверки установленных норм, требований и характеристик.
§ 90. Контроль качества продукции
Качество продукции — совокупность свойств продукции,
обусловливающих ее пригодность удовлетворять определенные по-
требности в соответствии с назначением. Организацией контроля
качества продукции называется система технических и администра-
тивных мероприятий, направленных па обеспечение производства
изделий с уровнем качества, полностью соответствующим требова-
ниям нормативной документации.
Контроль качества продукции на предприятии играет первосте-
пенную роль и от его совершенства, технической оснащенности и
исполнения в значительной степени зависит-эффективность произ-
водства.
Основными объектами технического контроля на производстве
являются сырье и исходные материалы, технологические режимы и
готовая продукция.
Контроль может иметь неодинаковые формы и решать различ-
ные задачи в звеньях системы управления качеством продукции.
Первичный контроль качества продукции выполняет
производственный рабочий при незначительном участии контро-
лера.
Операционный контроль — контроль продукции, выпол-
няемый после завершения определенной операции технологическо-
го процесса.
Активный контроль осуществляется в процессе произ-
водства изделий с помощью измерительных инструментов и при-
боров.
Приемочный контроль — контроль готовой продукции
после завершения всех операций технологического цикла. По ре-
зультатам такого контроля принимается решение о пригодности
продукции к поставке или использованию.
Сплошной контроль — контроль, при котором решение
о качестве контролируемой продукции принимается по результатам
проверки каждой детали. Однако нс всегда экономически целесо-
образно применять такую форму контроля, поэтому применяют
149
выборочный контроль, при котором решение о качестве всей пар-
тии принимается по результатам проверки нескольких деталей,
взятых из партии.	v	/
Инспекционный контроль — повторная и выборочная
проверка деталей контролерами ОГК и специальной комиссией, со-
стоящей из ведущих конструкторов, технологов и контролеров.
Контроль у потребителей применяется в 4ех случаях,
когда партия деталей из одного цеха в другой попадает с дефек-
тами.
Статистический метод контроля позволяет точно
и объективно анализировать качество деталей по уходу производ-
ства, своевременно выявлять возникающие отклонения на опера-
циях и проводить необходимое и точное регулирование производст-
венных процессов.
Система аттестации промышленной продукции. Госстандартом
СССР разработаны и утверждены «Основные положения единой
системы аттестации качества промышленной продукции», которые
объединяют действующие в промышленности системы государст-
венной, отраслевой и заводской аттестации. Эта система охватыва-
ет комплекс мероприятий по оценке уровня качества всей промыш-
ленной продукции. Вся продукция аттестуется по трем основным
категориям качества: высшей, первой и второй.
К высш с. й к а т е г о р и и относится продукция, соответст-
вующая или превосходящая по своим технико-экономическим по-
казателям достижения отечественной и зарубежной техники. Про-
дукция, отнесенная к высшей категории качества, отмечается Го-
сударственным знаком качества.
К первой категории качества относится продукция, тех-
нико-экономические показатели которой соответствуют требовани-
ям действующих стандартов и технических условий.
Ко второй категории относится продукция, которая нс
соответствует современным требованиям народного хозяйства, мо-
рально устарела и подлежит модернизации или снятию с произ-
водства.
Аттестацию качества продукции производят государственные,
отраслевые и заводские комиссии.
§91. Метрологическая служба
Метрология — паука об измерениях, методах и средствах
обеспечения их единства и способах достижения требуемой точно-
сти. Метрология является научной основой всей измерительной тех-
ники. Метрологическая служба осуществляет стандартизацию еди-
ниц физических величии, их воспроизведение с помощью эталонов,
передачу размеров единиц па все применяемые в стране средства
измерения и надзора за ними, соблюдение стандартов и качества
выпускаемой продукции.
Задачей метрологии является поддержание единства измерений
в стране. Эта задача осуществляется созданием эталонов и образ-
150
цовых\измерительных средств для воспроизведения единиц изме-
рений передачи их рабочим мерам и приборам.
Эталон воспроизводится с наивысшей точностью, достижимой
при даннрм состоянии пауки и техники. Передача размера едини-
цы (например, единицы длины — метра) от эталона рабочим сред-
ствам измерения осуществляется по так называемой поверочной
схеме. Поверочная схема — документ, устанавливающий средства,
методы и точность передачи размера единицы от эталона рабочим
средствам измерения.
В СССР единство измерения и правильность всех измеритель-
ных средств, применяемых в народном хозяйстве, обеспечивается
Госстандартом СССР, в ведении которого находится государствен-
ная метрологическая служба, представляющая широкую сеть науч-
но-исследовательских метрологических институтов, центров метро-
логии и лабораторий государственного надзора.
Контроль средств измерений размеров во всех производствен-
ных звеньях предприятия осуществляется центральной измеритель-
ной лабораторией (ЦИЛ), в состав которой входят различные из-
мерительные лаборатории и контрольно-поверочные пункты (КПП)
по. обслуживанию цехов завода. ЦИЛ осуществляет разработки и
внедрение поверочных схем, наблюдает за эксплуатацией и состоя-
нием измерительных средств и представлением их на поверку.
§ 92. Виды дефектов и брака метталлопокрытий
При контролировании гальванических покрытий по внешнему
виду детали подразделяют на годные, дефектные и бракованные.
Дефектными считаются детали, требующие снятия недоброка-
чественною покрытия и нанесения нового, а также доработки без
•
28.	Дефекты гальванических покрытий
ы способы их устранения
Дефект
Причина дефекта
Способ устранения
Недостаточное сцепле-
ние покрытия с основой
Дендриты по краям
детали
Зернистостое осыпаю-
щееся покрытие
Шероховатая поверх-
ность покрытия
Отсутствие покрытия
Неравномерность по-
крытия в труднодоступ-
ных местах поверхности
детали
Неудов летворительн а я
подготовка поверхности
Повышенная катодная
плотность тока
Отсутствие добавок, по-
вышенная температура элек-
тролита
Электролит загрязнен
•твердыми частицами
Неправильный состав
электролита, неполадки
электрооборудования
Неравномерное располо-
жение деталей на подвесках
Произвести повторную
подготовку поверхности
Снизить плотность то-
ка
Ввести добавки, сни-
зить температуру элек-
тролита
Профильтровать элек-
тролит
Откоррсктиров ать
электролит, устранить
неполадки электрообору-
дования
Изменить положение
деталей на подвесках
151
снятия покрытия, например обработка недополированных участков.
К дефектам гальванических покрытий относят подгар, питУинг, от-
слоение, шелушение и др.	J
Дефекты гальванических покрытий возникают по следующим
причинам: плохая подготовка поверхности, нарушение режима про-
цесса осаждения, неправильный состав электролита, чрезмерное за-
грязнение электролита, неправильное расположение деталей по от-
ношению к электродам.
Наиболее распространенные дефекты гальванических покрытий
и способы их устранения приведены в табл. 28.
Бракованными считают детали, изготовленные не в соответствии
с технической документацией. К браку гальванических покрытий
относят перетравливание, механические повреждения, очаги корро-
зии, неоднородность проката, закатанная окалина, раковины, тре-
щины, поры, расслоения, выявившиеся после травления, полирова-
ния, шлифования и других видов обработки.
§ 93.	Способы определения толщины покрытия
Определение толщины покрытий является одним из основных
критериев соответствия покрытия техническим и экономическим
требованиям. Выбор метода определения толщины зависит от мно-
гих факторов вида покрытия, точности измерения, допустимость
разрушения покрытия пли самой детали.
Так как толщина слоя покрываемого металла неодинакова в раз-
личных точках, то требуется определение не только средней тол-
щины покрытия, но и минимальной толщины на определенных
участках детали.
Методы контроля толщины покрытия делятся на разрушающие
и неразрушающие.
Разрушающие методы. Капельный метод основан па
растворении покрытия каплями раствора, наносимыми на поверх-
ность детали и выдерживаемыми определенный промежуток вре-
мени.
Толщину покрытия определяют по числу капель, затраченных
на растворение покрытия по формуле: Н—пк(п— 0,5), где //к —
толщина покрытия, снимаемого одной каплей раствора в течение
заданного времени; п— число капель, израсходованных на раство-
рение покрытия.
Данный метод применяется для измерения толщины покрытия
на деталях больших размеров и определяет не среднюю, а местную
толщину покрытий.
Метод прост, по даст значительную ошибку (при толщине 2 мкм
и более до 30%), так как отдельные капли неравноценно растворя-
ют металл.
Струйный метод является разновидностью капельного
метода и основан на растворении покрытия раствором, подающим-
ся на поверхность контролируемой детали в виде струи с опреде-
ленной скоростью.
152
Рис. 65. Электроструйный
прибор для определения тол-
щины покрытия
Толщину покрытия рассчитывают по времени, затраченному на
растворение покрытия: /7==//т-т, где Н? — толщина покрытия, сни-
маемая \ja 1 с, мкм; т — время, затраченное на растворение покры-
тия, с. \
Для определения толщины покрытия применяют электроструй-
ный прибор (рис. 65). Прибор состоит из капельной воронки 6 с
краном 7. К нижнему концу воронки с помощью резиновой труб-
ки 8 присоединяют капиллярную трубку 9, из которой раствор по-
дается на поверхность образца 10. Капиллярную трубку калибру-
ют таким образом, что при температуре 18—20° С и постоянном
давлении за 30 с из воронки вытекало (10±1) мл дистиллирован-
ной воды. Постоянное давление устанавливают с помощью стек-
лянной трубки 4, которая вставлена через пробку 3 в горлышко
воронки и имеет отверстие 2 для по-
ступающего в воронку воздуха. Ниж-
ний конец стеклянной трубки 4 дол-
жен находиться в растворе на расстоя-
нии (250±5) мм от конца капилляр-
ной трубки.
В пробку 3 вставлены термометр 1
и трубка 4, в закрытый конец которой
впаяна платиновая проволока 5, свя-
занная через источник тока с нуль-
гальванометром, стрелка которого от-
клоняется при растворении покрытия и
появления основного металла или под-
слоя.
Деталь должна быть изолирована
от металлического штатива, на кото-
ром установлен прибор, и расположе-
на на расстоянии 4—5 мм от конца
капиллярной трубки.
В случае криволинейной поверхно-
сти детали угол между поверхностью
и осью капилляра равен (45±5) '.
Данный метод предназначен для
быстрого измерения местной толщины
одно- и многослойных металлических
покрытий, на плоских и цилиндриче-
ских поверхностях с площадью не менее 0.3 см2. При этом про-
филь детали нс должен препятствовать стеканию раствора.
Кулонометрический метод основан на анодном рас-
творении участка покрытия с калиброванной поверхностью стаби-
лизированным током. Толщину рассчитывают по количеству элек-
тричества, необходимого для снятия металла покрытия. Признаком
окончания процесса служит скачок потенциала в момент обнаже-
ния основного металла.
Для определения толщины гальванопокрытий применяют галь-
ванометрическую установку, схема которой показана на рис. 66.
11 — А. И Коротин
153
мок и для увеличения опорной
Рис. 66. Схема кулонометрической ус-
тановки для определения толщины
гальванопокрытий:
1—гальваническая ячейка, 2 — источник
постоянного тока. 3 — миллиамперметр, 4 —
вольтметр, 5 — выключатель. 6 — реверси-
рующий переключатель
Этим методом можно измерять толщину многослойных покры-
тий (от 0,1 до 100 мкм) с точностью ±10%.	/
/Металлографический метод основан на определении /олщины
покрытия с помощью микроскопа па поперечном срезе детали.
Для измерения толщины покрытия изготовляют шлшр с попе-
речным разрезом покрытия. Плоскость покрытия долж Р быть пер-
пендикулярна плоскости шлифа. Для предотвращения Завалов кро-
поверхпости шлифа его заливают
легкоплавкими сплавами, орг-
стеклом, полистиролом. Далее
срез должен быть отшлифован и
отполирован. Обработка шлифа
ведется под углом 45° к покры-
тию, а нс вдоль или поперек по-
крытия во избежание «смазыва-
нья» металлов.
Металлографический метод
применяется для измерения тол-
щины одно- и многослойных ме-
таллических покрытий, по доста-
точно трудоемок и поэтому ис-
пользуется главным образом как
арбитражный.
Неразрушающие методы. М е т о д п р я м о г о и змсрення
толщины заключается в измерении размеров детали до и после
покрытия с помощью микрометра, индикатора часового типа и др.
Погрешность измерения при данном методе составляет ±10 мкм,
поэтому им можно измерять большие толщины покрытий.
Весовой метод основан на взвешивании деталей до и пос-
ле покрытия и применяется для определения сродней толщины од-
нослойных покрытий на мелких деталях Относительная погреш-
ность метода ±10%- При измерении пользуются лабораторными
аналитическими весами с погрешностью ±0,001 г.
Магнитные методы основаны на принципе вихревых то-
ков, изменении магнитного потока, изменения силы притяжения
магнита.
Па принципе вихревых токов работает отечественный
толщиномер ИТП-1А, предназначенный для измерения толщины
гальванических покрытий на стали, а также никеля и серебра на
латуни. Метод основан на том, что при помещении детали в пере-
менное электромагнитное поле, создаваемое катушкой индуктив-
ности, в металле появляются вихревые токи. Взаимодействие поля
вихревых токов с полем катушки регистрируется с помощью спе-
циальных схем и фиксируется стрелочным индикатором, по пока-
заниям которого контролируется толщина покрытия.
Магнитный поток является функцией толщины покры-
тия. На методе изменения магнитного потока работает отечествен-
ный толщиномер МИП-10 Прибор позволяет определять толщину
немагнитных покрытий (хром, цинк, кадмий, лакокрасочные по-
154
крытия) на ферромагнитных материалах в диапазоне от 0 до
3000 мкм. Использование переносного датчика позволяет измерять
толщину покрытия в труднодоступных местах.
Па методе изменения силы притяжения магни-
та к ферромагнитной основе в зависимости от толщины немаг-
нитного слоя основана работа прибора ИТП-5, предназначенного
тля определения толщины немагнитных покрытий (хром, цинк,
медь, кадмий), нанесенных на стальные детали с диапазоном из-
мерения 0—50 мкм.
Для определения толщины покрытия в зависимости от силы
притяжения магнита используются номограммы для перевода по-
казаний шкалы измерителя.
При использовании магнитных методов измерения толщины
гальванических покрытий между толщиной покрытия и изменением
магнитной характеристики нет прямой зависимости и точность оп-
ределения зависит от точности изготовления эталонных образцов.
Радиометрический метод основан па измерении об-
ратного (отраженного) 0-излучения Приборы, работающие на ра-
диометрическом методе, являются наиболее универсальными. Они
позволяют определять малые толщины покрытий на деталях любой
формы и конфигурации, но при этом необходимо соблюдать тре-
бование, чтобы атомный номер металла покрытия отличался от
атомного номера металла основы не менее чем на 2. В отечествен-
ной промышленности используется толщиномер «Бетамикромстр»
с пределами измерений 0—100 мкм. В качестве излучателя исполь-
зуется изотоп стронция 90Sr. Из зарубежных приборов наибольшее
распространение получил «Бетаскоп».
§ 94.	Методы определения прочности сцепления
и пористости гальванических покрытий
Методы определения прочности сцепления. Данные методы ос-
нованы на различии физико-химических свойств металлов покры
тий и основного металла детали.
Метод контроля выбирают в зависимости от металла покрытия,
вида и назначения детали.
/Метод нанесения сетки царапин. На поверхность
контролируемого покрытия стальным острием наносят 4—6 парал-
лельных линий, доходящих до основного металла, на расстоянии
2—3 мм одна от другой и столько же параллельных линий, рас-
положенных перпендикулярно первым. На контролируемой поверх-
ности не должно наблюдаться отслаивания покрытия.
Метод нагрева. По этому методу детали с покрытием на-
гревают в течение 30—60 мин и охлаждают па воздухе. Ниже при-
ведены основные металлы деталей со всеми видами покрытий (за
исключением цинковых, кадмиевых, оловянных, свинцовых, а так-
же сплавов олово — свинец), °C:
Алюйиний и его сплавы .	.190	Титан и его сплавы . . . .210
Медь и ее сплавы ... 250	Цинк в его сплавы . .	140
Сталь и чугун...........350
11*
155.
Для цинковых и кадмиевых покрытий температура нагрева дол-
жна быть 180—200° С, для оловянных, свинцовых и сплава олово —
свинец— 140—160° С.
После нагрева на контролируемой поверхности не должно на-
блюдаться вздутия или отслаивания покрытия.
Метод изгиба. Детали с покрытием подвергают излому
под углом 90° в обе стороны. В местах излома контролируемое по-
крытие не должно отслаиваться.
Метод полирования. Поверхность покрытия полируют
не менее 15 с. Для полирования применяют круги из бязи, фетра и
других материалов, а также крокусную и хромовую пасты. После
полирования на контролируемой поверхности не должно наблю-
даться вздутия и отслаивания покрытия.
Метод крацевания. Поверхность покрытия крацуют не
менее 15 с. Для крацевания применяют стальные и латунные щет-
ки с диаметром проволоки 0,1—0,3 мм, частота вращения
1500—2800 об/мин. После крацевания на контролируемой поверх-
ности не должно наблюдаться вздутия и отслаивания покрытия.
Методы определения пористости покрытий. Пористость покры-
тий в значительной мере влияет на коррозионную стойкость покры-
тий. Поэтому определение пористости имеет большое значение.
Существует несколько методов определения пористости защитных
и защитно-декоративных покрытий. В основном эти методы осно-
ваны на выявлении пор путем обработки испытуемого образца
специальным раствором, который, не действуя на металл покры-
тия, реагирует через поры с металлом основы. При этом образуют-
ся хорошо видимые продукты реакции. В результате реакции могут
появляться или точки коррозии на поверхности, или пузырьки вы-
деляющегося газа при погружении образца в раствор. По их коли-
честву определяется степень пористости покрытий.
Наиболее распространенным является метод обнаружения пор
с помощью реактивов, дающих окрашенные соединения с основным
металлом. Способы испытаний при этом могут быть различными.
Чаще всего используют метод наложения, при котором на контро-
лируемую поверхность накладывают фильтровальную бумагу, смо-
ченную специальным раствором, или пасту определенного состава.
Метод наложения фильтровальной бумаги ис-
пользуется для определения пористости катодных металлических
покрытий на стали, меди и ее сплавах, на деталях простои формы,
допускающих наложение фильтровальной бумаги. Бумагу наклады-
вают на контролируемую поверхность таким образом, чтобы между
поверхностью детали и бумагой не оставались пузырьки воздуха.
Поверхность предварительно тщательно обезжиривают. После сня-
тия бумагу с отпечатками пор (в виде точек или пятен) промыва-
ют струей дистиллированной воды и сушат на чистом стекле.
Основным компонентом растворов служит железосинеродистый
калий, который дает окрашенные соединения с ионами железа, ме-
ди, никеля.
Метод наложения паст применяется при определении пористо-
156
сти катодных металлических покрытий на стали, меди, алюминии,
цинке и их сплавах, на деталях сложной формы.
Детали предварительно обезжиривают и затем кистью, пульве-
ризатором, окунанием или другим способом наносят пасту на конт-
ролируемую поверхность. Время выдержки не должно превышать
10 мин. После испытания пасту удаляют проточной дистиллирован-
ной водой, деталь сушат и производят подсчет окрашенных участ-
ков, соответствующих числу пор.
Для мелких сложнопрофилированных деталей применяется ме-
тод погружения деталей в раствор, в состав которого входит желе-
зосинеродистый калий (10 г/л), хлористый натрий (15 г/л) и жела-
тин (20 г/л) в течение 5 мин. Затем испытуемый образец вынима-
ют и подсчитывают число окрашенных точек.
В некоторых случаях для ускорения процесса контролируемый
образец подвергают анодной обработке
§ 95.	Коррозионная устойчивость гальванических покрытий
Все гальванические покрытия для выяснения их коррозионной
устойчивости должны быть подвергнуты коррозионным испытани-
ям. Эти испытания заключаются в определении влияния коррози-
онных факторов на образцы покрытий. Для этого образцы помеща-
ют в естественную или специально созданную коррозионную среду.
При естественном испытании образцы с нанесенными на
них гальваническими покрытиями подвергаются испытаниям в той
климатической среде, в которой предполагается их эксплуатация
для определения сроков службы. Испытания в естественных усло-
виях позволяют получить наиболее достоверные результаты, но их
проведение требует много времени.
При исследовании в естественных условиях коррозионной стой-
кости образцы подвергаются воздействию атмосферных факторов
на открытой местности и периодически контролируются. Такие
исследования проводятся па специальных коррозионных станциях
в сельском, промышленном, морскохм и тропическом климате. Обыч-
но образцы размещают на специальных стендах коррозионной
станции.
Искусственным (ускоренным) испытаниям подвергают
образцы в специально созданных средах, имитирующих условия их
эксплуатации. Ускорение коррозии достигается повышением ин-
тенсивности воздействующих факторов.
Ускоренные испытания бывают нескольких видов:
климатические, при которых па образцы воздействуют те же
факторы, что и в естественных атмосферных условиях (темпера-
тура, влажность), но с увеличенной интенсивностью;
испытания в тумане раствора, которые проводятся в специаль-
ных камерах с распылением солевого раствора;
испытания погружением, основанные на погружении образцов
в растворы электролитов.
Испытания проводятся согласно ГОСТ 9.012—73 «Покрытия ме-
157
таллические и неметаллические неорганические. Методы ускорен-
ных испытаний на атмосферную коррозию».
Различают следующие виды коррозионных поражений: точеч-
ное— коррозионный очаг размером до 1,5 мм; коррозия пя/нами—
коррозионный очаг размером более 1,5 мм и вздутия покрытия.
Применяется 10-балльиая система оценки коррозионной стойкости^
которая основана па процентной оценке дефектной площади.
Коррозионная устойчивость оценивается следующими показате-
лями: изменение внешнего вида, массы, глубина очагов коррозии,,
время до появления первых очагов и др.
Контрольные вопросы
1.	Какие детали считаются бракованными при контроле гальванических по-
крытий?
2	Назовите неразрушающие методы контроля толщины гальванических по-
крытий
3.	Расскажите о методах определения пористости покрытия.
ГЛАВЛ XIV. РЕГЕНЕРАЦИЯ ОТРАБОТАННЫХ РАСТВОРОВ
§ 96.	Продолжительность использования электролитов
При длительной эксплуатации электролитов в ходе осаждения
гальванических покрытий происходит их чрезмерное загрязнение.
Часть электролитов уносится с деталями, меняется pH электроли-
та, нарушается соответствие между количествами осаждаемого
катодпо и растворяемого аподно металла, что влечет за собой из-
менение концентрации отдельных компонентов электролиза Все
эти факторы отрицательно влияют па получение качественных по-
крытий. Для устранения этого необходимо производить регенера-
цию отработанных электролитов.
Длительность использования электролитов в основном зависит
от количества электричества, пропущенного через электролит в
ходе нанесения покрытий п условий их корректирования
Увеличение срока службы электролитов требует проведения
систематических химических анализов, корректировки их состава
и фильтрования. Следует отметить, что корректировка электроли-
тов часто очень сложна, поэтому прежде всего необходимо не до-
пускать их чрезмерного загрязнения
Например, как кислые, так и цианистые электролиты меднения
стабильны в работе, однако они очень чувствительны к загрязнению
вредными веществами и коллоидными частицами, поэтому их сле-
дует постоянно или периодоически фильтровать через фильтроваль-
ную ткань с активированным углем. Наличие в электролитах ионов
свинца, олова или цинка ведет к осаждению покрытии плохого ка-
чества. Эти примеси можно удалять из электролитов, пропуская
через них ток небольшой силы (прорабатывать) при интенсивном
переметив а нии.
Карбонаты металлов, вредно влияющие па процесс осаждения,
158
удаляются из электоолита вымораживанием при температуре
—5е С. Однако этот способ приемлем для регенерации только не-
больших объемов электролитов. Поэтому рациональнее не допус-
кать критического содержания карбонатов в ванне, периодически
обновляя ее.
Правильно эксплуатируемый электролит никелирования (под-
держивание постоянного состава, корректировка по мере уменьше-
ния концентрации отдельных компонентов, поддерживание pH)
может работать длительное время без регенерации. Но особен-
ностью эксплуатации электролитов никелирования является необ-
ходимость поддерживания высокой химической чистоты электроли-
тов.
Поэтому все электролиты никелирования непрерывно фильт-
руют, периодически или непрерывно селективно очищают, произво-
дят очистку химическим способом или декантацией.
Химическую очистку электролитов никелирования производят
1—2 раза в три месяца для освобождения электролита от органи-
ческих загрязнений. Это осуществляется при введении свежепри-
готовленного карбоната никеля (до pH 5) и перекиси водорода
(2 мл/л) при энергичном перемешивании. Затем добавляют 3 г/л
активированного угля и 3—4 ч раствор интенсивно перемешивают
сжатым воздухом. Декантацию производят 1—2 раза в месяц для
очистки внутренней поверхности ванны.
Селективную очистку электролита производят для удаления
вредных примесей меди, цинка, железа. Для этого электролит про-
рабатывают током при температуре 50—60° С и плотности тока
0,1—0,3 А/дм2 при энергичном перемешивании сжатым воздухом.
Аноды — никелевые. Катоды — гофрированные железные листы,
предварительно никелированные.
Электролиты для блестящего никелирования требуют периоди-
ческой регенерации для удаления накопившихся продуктов разло-
жения блескообразователей. Эти электролиты следует пропускать
через фильтровальную ткань со слоем активированного угля, ад-
сорбирующего подобные вещества. При фильтрации удаляются
также и механические загрязнения.
Электролиты хромирования требуют поддержания определенной
концентрации сульфатов и хромовой кислоты. При нанесении галь-
ванического покрытия хромом в электролите накапливаются посто-
ронние металлы (медь, цинк, никель, алюминий), которые вредно
сказываются на свойствах электролита и делают его непригодным
для дальнейшего использования. Часто это происходит уже тогца,
когда концентрация хромовой кислоты еще достаточно большая.
Регенерация электролита хромирования уменьшает попадание ше-
стивалентного хрома в сточные воды гальванических цехов, кроме
того, позволяет сократить потери дефицитного хромового ангидри-
да, повышает эффективность самого процесса гальванического хро-
мирования.
Особенно важно поддерживать стабильность составов электро-
литов при осаждении сплавов. Стабильность концентрации компо-
159
.центов при этом достигается помещением в качестве анодов спла-
ва, состав которого точно соответствует составу получаемого по-
крытия.
§ 97. Методы регенерации
отработанных электролитов
Отработанные электролиты регенерируют химическими и ионно-
обменными методами.
Ионнообменный метод — универсальный метод регенерации от-
работанных электролитов. Однако по техническим и экономиче-
ским соображениям его целесообразно использовать для регене-
рации электролитов хромирования и извлечения цветных и благо-
родных металлов.
Для извлечения хромовой кислоты катионпообменным методом
следует разбавлять отработанный электролит до 100 г/л по содер-
жанию хромового ангидрида. Ограничение концентрации хромово-
го ангидрида в отработанном электролите вызвано окисляющим
действием хромовой кислоты на катионнообменную смолу, что ве-
дет к ее разрушению и снижению обменной емкости. В качестве
катионнообменной смолы используется катионит КУ-2Г, характери-
зующийся высокой устойчивостью к кислым и сильно окисляющим
растворам.
В процессе регенерации разбавленную хромовую кислоту с на-
копившимися в ней посторонними ионами пропускают через кати-
оннообмеппую колонну, представляющую собой цилиндрический
сосуд с помещенными на дно фильтра мелкими зернами катионита
(менее 1 мм). Сосуд изготовляют из материала, устойчивого про-
тив пропускаемого раствора. При такой обработке большая часть
ионов остается в обменнике. Очищенный таким образом раствор
хромовой кислоты выпаривают, и полученный концентрированный
раствор вновь становится пригодным к употреблению. При исполь-
зовании 10%-ного раствора хромовой кислоты можно производить
до 300 процессов обмена.
При эксплуатации электролита не рекомендуется накапливать
большие количества посторонних металлов, так как лучше прово-
дить регенерацию при низком их содержании. При накоплении в
ионнообменнике большого количества посторонних металлов его
промывают 10%-ным раствором серной или соляной кислот, взя-
тых в значительном избытке. Кислоту с растворившимися в ней
металлами несколько раз используют при регенерации, а затем ее
направляют в травильные установки.
Для регенерации из отработанных электролитов ценных цвет-
ных металлов (медь, никель, кадмий и др.) также используют ме-
тод ионного обмена. Причем этот метод применяют строго для од-
нотипного состава электролитов. Только в этом случае появляется
возможность получения реактивов, пригодных для добавки в рабо-
чие ванны. Смешанные отработанные растворы для регенерации не
используют.
160
Регенерация благородных металлов осуществляется как хими-
ческим, так и ионнообменным методами.
Регенерация отработанных серебряных электролитов заключа-
ется в выделении находящегося в них серебра в виде хлористого
серебра путем осторожного подкисления электролита небольшими
дозами соляной кислоты. Полученному белом)? творожистому осад-
ку хлористого серебра дают отстояться не менее суток. После про-
верки на полноту осаждения осадок отфильтровывают, промывают
и сушат при температуре 100—120° С.
Регенерацию отработанных электролитов золочения осуществ-
ляют следующими способами.
1.	Отработанный электролит подогревают до температуры
70—80° С (кислый электролит подщелочить едким натром до pH
11—13) и осаждают золото контактным путем с помощью полоски
листового алюминия толщиной до 0,5 мм. Алюминиевую полоску с
осажденным золотом растворят в соляной кислоте. Осадок золота
промывают несколько раз водой, высушивают и прокаливают при
температуре 900' С в течение 30 мин.
2.	Способ иоппообменной жидкостной экстракции заключается
в смешивании электролита золочения с экстрагентом. Золото при
этОхМ полностью переходит в органическую фазу. Имеющиеся в
электролите другие металлы в органическую фазу нс переходят.
Экстракция осуществляется в экстракторе типа «смеситель — от-
стойник». Насыщенный золотом экстрагент подвергается дополни-
тельной обработке от примесей раствором серной кислоты при со-
отношении объемов водной и органической фаз 7:1. Из насыщен-
ного экстрагента золото переводят в раствор цианистого калия
(30—40 г/л). Данный метод позволяет практически полностью ис-
пользовать золото в производстве.
Регенерация отработанных электролитов платинирования про-
изводится путем пропускания сероводорода через электролит, под-
кисленный соляной кислотой При прокаливании полученного осад-
ка платина восстанавливается до металла.
Регенерация отработанного амипохлоридного электролита пал-
ладирования осуществляется путем приливания к нему соляной
кислоты. При этом выпадает мелкокристаллический желто-оран-
жевый осадок диамипхлорида палладия. Осадок отфильтровыва-
ют, промывают на фильтре небольшим количеством холодной во-
ды (8° С) и переводят снова в тетрааминохлорид палладия путем
растворения в аммиаке.
Регенерацию фосфатного электролита родирования производят
введением в него муравьинокислого натрия при нагревании. Выпав-
ший черный осадок отфильтровывают, промывают азотной кисло-
той и восстанавливают в токе водорода трубчатой печи при
700—800° С. Полученный металлический родий используют для
приготовления нового электролита.
161
Контрольные вопросы
I Какие факторы влияют на эксплуатацию электролитов?
2.	Расскажите об ионообменном методе регенерации отработанных электро-
литов.
3.	Какие существуют способы регенерации отработанных электролитов золо-
чения?
ГЛАВА XV. СПОСОБЫ ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ КОНЦЕНТРИРОВАННЫХ
ГАЛЬВАНИЧЕСКИХ РАСТВОРОВ
§ 98.	Отработанные растворы, их свойства.
Способы нейтрализации кислых и щелочных растворов
В гальванических цехах при панесении металлопокрытий обра-
зуются две группы растворов: отработанные концентрированные
растворы, периодически сбрасываемые в канализационную сеть из
основных ванн после подготовительных и заключительных опера-
ций, и постоянно поступающие после промывки деталей сточные
воды.
Концентрированные растворы подразделяют на кислотные, ще-
лочные, цианистые и хромосодержащие. Каждый из этих видов от-
работанных растворов имеет отдельную канализационную сеть и
направляется в специальные емкости — сборники-накопители для
их обезвреживания. Эти растворы не могут быть направлены вме-
сте со сточными водами на очистные сооружения ввиду высокой
концентрации вредных соединений.
Кислые и щелочные отработанные растворы содержат кислоты
(серную, соляную, азотную, фтористоводородную и др.), щелочи,
ионы тяжелых металлов (меди, железа, цинка, никеля, кадмия,
олова, свинца), блескообразователи. При спуске концентрирован-
ных кислых и щелочных растворов в канализационную есть может
произойти растворение или разрушение бетонных труб. Поэтому
концентрированные кислые и щелочные растворы перед спуском
следует обязательно нейтрализовать или разбавлять. Кроме того,
быстрый спуск концентрированных кислых и щелочных растворов
может привести к повреждению канализационной сети, поэтому
спускать их следует по возможности равномерно.
При реагентном (химическом) методе концентрированные кис-
лые и щелочные растворы частично нейтрализуют путем их пред-
варительного разбавления сточными кислотно-щелочными водами
из промывных ванн. При этом концентрированные растворы посту-
пают из сборников-накопителей на очистные установки периоди-
чески небольшими дозами Обезвреживание кислых и щелочных
концентрированных растворов производится их нейтрализацией до
pH 8—9. При этом соли тяжелых металлов выпадают в осадок
в виде нерастворимых гидратов.
Растворы кислот широко используют для травления металлов,
поэтому травление металлов в кислотах один из самых распростра-
ненных видов загрязнений отработанных растворов. Травильные
растворы, а также отработанные кислые электролиты периодиче-
ски сбрасываются в сборники-пакопитсли, представляющие собой
162
железобетонные емкости, футерованные внутри диабазовой плит-
кой или резиной. Далее растворы поступают в реактор, изготов-
ленный из стали и облицованный внутри поливинилхлоридом.
Обезвреживание кислых растворов заключается в обработке их
щелочными агентами для нейтрализации. При этом необходимо
учитывать нс только свободную кислоту, но и ту, которая может
образовываться в результате гидролиза солеи тяжелых металлов.
Чаще всего для нейтрализации кислых концентрированных раство-
ров применяют едкий натр или 10%-ный раствор известкового мо-
лока, обеспечивающий эффективную обработку этих растворов.
Известковое молоко представляет собой суспензию гашеной изве-
сти, его концентрация поддерживается обычно до величины не бо-
лее 5%. Это обеспечивается непрерывным перемешиванием для
поддержания частиц извести во взвешенном состоянии.
Водные растворы щелочей широко применяют как для щелоч-
ных электролитов, так и для различных подготовительных опера-
ций. Для нейтрализации щелочных концентрированных растворов
применяют 10—20%-пый раствор серной или соляной кислот. Ча-
ще используют серную кислоту.
Реакции нейтрализации идут по уравнениям:
H2SO4 + Са (ОН)2 = CaSO:1-р 2Н2О
2НС1 -|- Са (ОН)2 = СаС12 + '2Н2О
2НМО3+ Са (ОН)2 = Са (\О8)2 -J- 2Н2О
1*е2 (SO4)s + ЗСа (ОН)2 = 3CaSO4 Д- 2Fe (ОН)3
NiSO4 + Са (ОН)2 = CaSO4 + Ni (ОН)2
CuSO4 -Р Са (ОН)2 = СаЗО4 -р Си (ОН)2
Длительность процесса нейтрализации в реакторе зависит от
значения pH растворов, поступающих па нейтрализацию. Момент
окончания нейтрализации определяется химическим анализом.
§ 99.	Способы обезвреживания цианистых растворов
Обезвреживание отработанных концентрированных цианистых
растворов гальванического производства осуществляется несколь-
кими способами: химическим (реагентным) и электрохимическим.
Наибольшее распространение получил реагентный метод, ко-
торый не требует дорогостоящего оборудования и обеспечивает до-
статочную степень обезвреживания концентрированных цианистых
растворов.
Данный метод основан на окислении цианистых соединений ги-
похлоритом натрия, хлорной известью, газообразным хлором или
озоном. При этом может образовываться ядовитый хлор-циан. Во
избежание его образования реакцию необходимо проводить на хо-
лоде и при pH от 9,0 до 11,0, так как в процессе окисления проис-
ходит некоторое подщелачивание раствора: NaCl + NaOCl = CNC! +
-i-2NaOH + Q.
В щелочной среде образующийся на первой стадии хлор-циан
163
окисляется до цианата по реакции: CNCl+2NaOH = NaCNO +
+ NaCl + Н2О.
Затем окисление цианата натрия протекает по схеме: 2NaCNO+
+3NaOCl+H2O = 2CO2 + N24-2NaOxH+3NaCl.
Так как гипохлорит со временем, особенно при повышенной
температуре, разлагается с образованием газообразного хлора, то
для проведения реакции необходимо брать избыток гипохлорита.
Помимо гипохлорита для окисления циана используют хлорную
известь (в твердом виде или в растворе): 2NaCN + Ca(OCl)2=
=2NaCNO + CaCl2.
Образующийся цианат в воде гидролизуется: NaCNO + 2H2O =
= NaHCO3+NH3.
Для обезвреживания цианистых соединении применяется также
газообразный хлор, при этом цианиды окисляются до двуокиси
углерода и азота. Поскольку введение хлора приводит к снижению
pH, в раствор следует периодически добавлять едкий натр для
поддерживания необходимого значения pH.
Для обезвреживания концентрированных цианистых растворов
применяется также и железный купорос. При взаимодействии с
железным купоросом цианид переходит в прочный комплекс —
желтую кровяную соль, которая при разбавлении совершенно без-
вредна.
Недостатком этого метода является относительно малая ско-
рость процесса в разбавленных растворах и тог факт, что при тем-
пературе более 40° С в кислой среде нетоксичные ферроцианиды
снова превращаются в токсичные цианиды и синильную кислоту.
По этой причине обезвреживание железным купоросом рекоменду-
ется производить только для концентрированных растворов, а так-
же для твердых цианистых осадков. При этом используют 20%-ный
раствор закиси железа. Образуется осадок красного цвета, затем
он становится серо-зеленым до черно-голубого, который можно
осадить. Железо осаждают, а оставшийся цианид разрушают.
*х| При электрохимическом методе разложения цианистых соеди-
нений можно осуществлять непосредственное окисление цианидов.
При этом циан и его комплексные соединения преобразуются в
аммиак, цианат-иопы, соду и некоторое количество мочевины.
Цианистые растворы поступают в накопитель, представляющий
собой стальной бак, облицованный внутри винипластом. Из нако-
пителя раствор периодически направляется в электролизеры —
стальные ванны, футерованные винипластом, снабженные катод-
ными и анодными штангами, бортовыми отсосами и барботерами
для сжатого воздуха. В качестве анода используют графит, магне-
тит или нержавеющую сталь, катодом является сталь марки
12X18Н9Т. Расстояние между электродами 30—50 мм:
Перед обезвреживанием раствор в ванне перемешивают сжатым
воздухом в течение 10—15 мин. Электролиз ведут при температуре
15—25° С и плотности тока 2—3 А/дм2. Время обработки 2,5—3 ч.
Процесс закачивается при полном отсутствии цианида. Целесооб-
разно вводить в раствор предварительную добавку поваренной со-
164
ли и щелочи. В этом случае происходит дополнительное окисление
цианидов за счет образования на аноде гипохлорита, что повышает
эффективность установки и снижает затраты элскгроэнергии. Ко-
личество добавляемой соли 3—6 г/л.
В процессе электролиза на катоде и дне ванны скапливается
шлам, который следует удалять два раза в год. Шлам сжигают
в электропечи при температуре 1000—1200° С, получая порошок,
содержащий цветные металлы (медь, никель и др.)
Поскольку окисление цианидов производится только в щелоч-
ной среде, то одновременно происходит осаждение тяжелых метал-
лов в виде гидроокисей. Поэтому даже после разрушения всего
циана отработанные растворы нельзя считать полностью обезвре-
женными, так как в них остаются тяжелые металлы. Дальнейшее
обезвреживание гидроокисей обычно проводят после смешения всех
видов растворов на станциях нейтрализации.
§ 100.	Способы обезвреживания хромосодержащих растворов
Высококонцентрированные отработанные растворы хромовых
электролитов частично обезвреживают непосредственно в ваннах,
а затем разбавляют чистой воцой. Обезвреживание хромовых рас-
творов, содержащих шестивалентный хром, сводится к восстанов-
лению его до трехвалентного и дальнейшему осаждению в виде
гидроокиси,
Обезвреживание осуществляется реагентным и элсктрокоагуля-
ционным методами. При реагентном методе концентрированные
хромовые растворы поступают из накопителей на очистные уста-
новки периодически небольшими дозами. Обезвреживание проте-
кает в две стадии. На первой стадии шестивалентный хром восста-
навливают до трехвалентного бисульфитом натрия по реакции:
2Na2Cr207+6NaHSO3+5H2SO4=2Cr2(SO4)3+5Na2SO4+8H2O
или сульфитом натрия Na2Cr2O7 + 3Na9SO3 + 4H2SO4 = Cr2(SO4)34-
~i~ 4?'J a2SO4 -f- 4Н2О.
В процессе восстановления снижается кислотность раствора,
поэтому ее необходимо поддерживать при pH 2,5—3,5; в случае по-
вышения pH выше 3,5 восстановление хрома может вообще пре-
кратиться, независимо от избытка реагента в растворе.
Для восстановления шестивалентного хрома можно использо-
вать также обработку железным купоросом в кислой или щелоч-
ной среде.
Недостаток применения железного купороса заключается в том,
что он образует рыхлый осадок, трудно поддающийся отстаиванию.
На второй стадии производят осаждение гидроокиси хрома ще-
лочью или гашеной известью по реакции: Cr2(SO4)3+6NaOII =
=2Cr(OH)3 + 3Na2SO4. Гидроокись хрома выпадает в виде шлама,
который в дальнейшем попадает в отстойник и оседает на дно.
Осаждение гидроокиси хрома можно осуществлять при использо-
вании кислых и щелочных отработанных растворов. При неболь-
ших количествах хромовых растворов можно использовать метод
165
восстановления металлической стружкой. При фильтровании рас-
творов через стружку шестивалентный хром восстанавливается до
трехвалептного, pH при этом должен быть не выше 2—2,5. Досто-
инством метода является простота установки.
Кроме реагентного метода па предприятиях отечественной про-
мышленности применяют и электрокоагуляционный метод обезвре-
живания хромосодержащих растворов. Метод основан на анодном
растворении железа при пропускании через раствор постоянного
электрического тока. В качестве электродов используются стальные
пластины. На аноде протекает процесс растворения железа с об-
разованием двухвалентных ионов, которые реагируют с ионами
гидроксила с образованием гидрата закиси железа. Затем гидрат
закиси железа окисляется шестивалентным хромом до гидрата
окиси железа. При этом шестивалентный хром восстанавливается
до трехвалентного, который, соединяясь с ионами гидроксила, об
разует гидроокись хрома. Гидроокись железа адсорбирует гидро-
окись хрома и выводит ее из раствора в виде совместного осадка
на дно отстойника, который затем удаляется.
Контрольные вопросы
1.	На чем основан реагентный метод обезвреживания цианистых соедине-
ний ’
2	В чем заключается обезвреживание кислых растворов?
3.	Расскажите о электрокоагуляпнонпом методе обезвреживания хромосодер-
жащих растворов
ГЛАВА XVI. ОБЕЗВРЕЖИВАНИЕ СТОЧНЫХ ВОД
§ 101.	Сточные воды гальванического производства
и их свойства
Помимо обезвреживания концентрированных гальванических
растворов необходимо также тщательно очищать и сточные воды
цехов металлопокрытий. Под сточными водами подразумеваются
воды, которые изменили свои физические, химические и биологи-
ческие свойства в результате их использования. При спуске сточ-
ных вод в канализацию необходимо соблюдать меры предосторож-
ности, так как они могут вызвать повреждение канализационной
сети. Поэтому сточные воды перед спуском следует обязательно
нейтрализовать.
Сточные воды при гальваническом производстве подразделяют
на кислотно-щелочные, цианистые и хромосодержащие. Каждый из
этих видов стоков имеет отдельную канализационную сеть и посту-
пает на соответствующую обработку7 (обезвреживание).
Обезвреживание сточных вод в цехах металлопокрытий можно
производить химическим (реагентным), электрокоагуляционным и
ионообменным методами, а также сочетанием этих методов.
При этом обезвреживание сточных вод может осуществляться
по периодической или непрерывной схеме. При периодическом ме-
/66
тоде сточные воды собирают в одном или нескольких резервуарах,
где их обезвреживают и при достижении необходимой степени
очистки выпускают в канализацию. При непрерывном методе обез-
вреживания в сточные воды непрерывно добавляют обезвреживаю-
щие реагенты. Выбор ме-
тода и схемы очистки вы-
бирают в каждом кон-
кретном случае индиви-
дуально, учитывая объ-
емы и характер сбросов,
н еобходпм ость при мене-
ния оборотного водоснаб-
жения и др.
Схема канализации и
очистки сточных вод це-
хов гальванических по-
крытий показана на рис.
67.
Обезвреженные по
этой схеме цианистые,
хромовые, кислотные и
щелочные сточные воды
поступают в отстойник,
затем проходят через ва-
куум-фильтр, где отделя-
ется осадок тяжелых ме-
Рнс. 67 Общая схема канализации и очи-
стки дточпых вод цехов гальванических
покрытий:
/—цпаносо держащие стоки. 2 — хромосодер-
жащис стоки, г? — кислые стоки. 4 — щелочные
стоки 5 — стоки содержащие катионы тяже-
лых металлов, 6 — щелочь. 7 — окислитель, S —
серная кислота S — бисульфит натрия, 10— из-
весть, 11 — очистка от цианидов, 12 — очистка
от хроматов, 13— нейтрализация, 14— вакуум-
фильтр, 15 — отстойник
таллов, а очищенная сточная вода, вновь проходя через отстойник,
сбрасывается в канализацию.
§ 102.	Технологическая схема обезвреживания
цианистых сточных вод
NoOtt
Рис. 68. Установка для обез-
вреживания титанистых про-
мывных вод хлором или ги-
похлоритом
Метод обезвреживания цианистых
соединений основан па их окислении.
При реагентном методе обезврежива-
ние цианистых соединений протекает
лучше при непрерывном добавлении
обезвреживающего вещества из боль-
ших емкостей. Установка для нейтра-
лизации цианистых соединений пока-
зана на рис. 68. В коническую емкость,
предназначенную для нейтрализации,
поступают цианистые стоки, подлежа-
щие обезвреживанию. Раствор пере-
мешивается мешалкой 1 и обрабаты-
вается гипохлоритом натрия или хло-
ром, поступающим через автоматиче-
ский вентиль 2 в распределительную
головку 8. Сток 4 запирается автома-
167
тичсским вентилем 5. Вспомогательный вентиль 6 служит только
„для полного освобождения емкости от шлама.
При наличии цианидов в емкости вентиль 2 с помощью регуля-
тора 3 открыт, и обезвреживающий раствор поступает в емкость.
Как только весь цианид будет полностью окислен в неядовитый
цианат, о чем сообщает электрод 7, автоматический вентиль 2 за-
пирается, а спусковой вентиль 5 открывается. Если в растворе
опять появятся ионы циана, то это будет фиксироваться электро-
дом 7. При этом автоматически закрывается спусковой вентиль 5
и открывается вентиль 2 для впуска обезвреживающего вещества.
Метод отличается высокой чувствительностью — можно определять
содержание циана в растворе с точностью до 0,01 мг/л.
Технологическая схема непрерывно действующей установки
обезвреживания цианистых стоков приведена на рис. 69. Накопи-
тель рассчитан па 2—4 ч пребывания в нем цианистых сточных вод.
Рис. 69. Технологическая cxeva непрерывно действующей установки обез-
вреживания цианистых сточных вод:
/ — накопитель, 2 — емкость дтя щелочи, 3 — пульт управления 4— емкость для
кислоты, 3 — реактор, 6 — смеситель
Его изготовляют из железобетона с футерованием внутренней по-
верхности эпоксидными смолами, которые армированы стекло-
тканью. Перемешивание цианистых стоков осуществляют с по-
мощью перегородок или механических мешалок. Реактор установки
также оборудуют механическими мешалками и перегородками,
обеспечивающими более полное использование его объема. Время
пребывания стоков в реакторе на первой стадии окисления 15 мин,
на второй 15—20 мин. Поскольку скорость окисления на обоих
этапах значительно зависит от pH раствора, необходимо строго
168
соблюдать условия дозирования, что обеспечивается использовани-
ем системы автоматики.
Технологическая схема обезвреживания цианистых сточных вод
периодическим методом приведена на рис. 70. По этой схеме циа-
нистые стоки периодически поступают в сборники-усреднители, из
которых затем пасрсами подаются на очистную станцию, где циа-
нистые стоки попадают в стальные реакторы, оборудованные ло-
пастными мешалками и имеющие принудительную вентиляцию.
Реагентное хозяйство состоит из затворного бака, насоса и дози-
ровочных бачков. Затворный бак оборудуется механической мешал-
кой с электроприводом и имеет подводку водопроводной воды и
сжатого воздуха. Загрузка реактивов производится с помощью спе-
циальных сетчатых корзин. Дозировочные бачки расположены на
высоте 1—1,5 м над реакторами и снабжены сжатым воздухом для
перемешивания реагентов. Реакторы оборудованы поплавковыми
реле, дающими сигналы о заполнении и опорожнении их. На под-
водящих и сливных трубопро-
водах установлены электроза-
движки. Автоматический ре-
жим процесса обезвреживания
заключается в том, что при
наполнении одного реактора
сигнал от реле дает команду
закрыть задвижку на подаче
сточных вод в пего и открыть
задвижку па подачу сточных
вод в следующий реактор. Од-
Рис. 70. Технологическая схема обез-
новременно oti\ ывается вен-
тиль для подачи в рабочий ре-
актор обезвреживающего рас-
твора из дозатора, а также
вреживапия цианистых сточных вод
периодическим методом:
/ — цианистый сток. 2 — сбросной лоток.
3 — трап, 4 — сборник, 5 — насосы, 6 — ре-
акторы, 7 — затиорный бак. 8— дозировоч-
ные бачки
включается электродвигатель
мешалки. Продолжительность обработки определяется по резуль-
татам анализа и при отсутствии ионов циана оператор открывает
сливную элсктрозадвижку.
§ 103.	Технологическая схема обезвреживания
хромовых сточных вод
Так как для хромирования применяют относительно концентри-
рованные растворы, то и в промывных водах концентрация хромо-
вой кислоты высокая. Поэтому необходимо обезвреживать соедине-
ния шестивалентного хрома в сточных водах, вызывающие отрав-
ление у человека. Для очистки хромовых сточных вод применяют
реагентный и электрокоагуляционный методы.
При реагентном методе обезвреживания хромовых сточных вод
восстановление хрома из шестивалентного до трехвалентного про-
изводят бисульфитом натрия в кислой среде. Одна из схем обез-
вреживания состоит в следующем.
169
12 “ А. И. Коротин
Хромосодержащие стоки из промывных ванн хромирования
собираются в общий сборный колодец. Сборный колодец оборудо-
ван центробежным насосом для перекачки стока в один из двух
реакторов, установленных на полу в отделении очистки сточных
вод. Обезвреживание хромосодержащих стоков производится по
периодической схеме.
Над реакторами установлен лотковый смеситель из винипласта.
На высоте 1,5 м от верха реактора установлены две дозирующие
бутыли. В одной из них находится 10%-ный раствор серной кис-
лоты, в другой — 10%-ный раствор бисульфита натрия. Открытием
правого или левого вентиля хромовый сток подается в лотковый
смеситель. Туда же подается раствор серной кислоты. Смешенный
сток проходит через лоток и подается в реактор. Одновременно
в реактор по такой же трубке подается раствор бисульфита натрия
и включается воздушный барботер. По сигналу о наполнении ре-
актора оператор переключает поток в следующий реактор и, убе-
дившись с помощью анализа в
отсутствии шестивалентного
хрома, открывает сливной вен-
тиль и раствор следует до ко-
лодца-нейтрализатора для сме-
шения и подщелачивания с об-
щим цеховым стоком.
Существует ряд схем очист-
ки хромовых сточных вод с ав-
томатизацией технологическо-
Рис. 71. Технологическая схема обезвре-
живания хромовых сточных вод:
I — приток сточных вод, 2 — дозатор бисуль-
фита натрия, 3 — дозатор серной кислоты 4 —
реакторы восстановления хрома, .5 — приемный
колодел, 6 — датчики pH, 7 — насосы, 8 — ка-
меры реакции. 9 — дозатор известкового рас-
твора, 10 — отстойники, И — отвод обезврежен-
ных сточных вод
го процесса (рис. 71). Обез-
вреживание осуществляют в
три этапа. На первом этапе
хромовые стоки поступают в
двухсекционный реактор-ус-
реднитель, подкисляются сер-
ной кислотой до pH 3 и вос-
станавливаются 10%-ным раствором бисульфита натрия. На вто-
ром этапе сток из усреднителя переходит в приемный колодец, из
которого перекачивается насосом в две камеры реакции с механиче-
скими мешалками, в которых нейтрализуется известковым рас-
твором до pH 6,5—8,5. На третьем этапе сточные хромовые воды
из камер реакции поступают в отстойник для осаждения гидро-
окиси хрома и гипса.
На трубопроводе между каждой секцией реактора-усреднителя
и камерой реакции устанавливается датчик pH-метра, связанный
с клапаном на подаче кислого раствора и с электрозадвижками па
входе и выходе в реактор-усреднитель. При pH 3 клапан закрыва-
ется и отключает подачу кислого раствора. При достижении мак-
симального уровня электрозадвижка на входе закрывается, а на
выходе открывается и сток поступает в приемный колодец. Одно-
временно открываются электрозадвижки па входе в одну из камер
реакции и включаются насосы. На трубопроводе от камеры реак-
170
ции до отстойника также установлен датчик pH-метра, связанный
с клапаном на растворопроводс щелочи из дозировочного бачка.
При достижении pH 6,5—8,5 поступление щелочи прекращается п
автоматически открывается электрозадвижка на входе стока из
камеры реакции в отстойник при закрытой электрозадвижке па
выходе из него.
При электрокоагуляционном методе очистки сточных хромовых
вод применяется электрокоагуляционная установка, состоящая из
трех основных элементов: усреднителя, электрокоагулятора и от-
стойника. Усреднитель — это емкость, где хромосодержащие сточ-
ные воды, идущие из различных промывочных ванн, выравнивают-
ся по концентрации. Если производят нейтрализацию всех сточных
вод гальванического производства, то в усреднителе смешивают
хромосодержание и кислото-щелочные сточные воды. Электроко-
агулятор представляет собой стальную ванну, футерованную вини-
пластом, в которую помещены железные электроды, установленные
параллельно. Расстояние между электродами 5—10 мм. Количе-
ство электродов определяется производительностью установки. Ре-
жим работы установки — непрерывно-проточный, подача воды в
электрокоагулятор осуществляется снизу вверх. Скорость движения
воды устанавливают в зависимости от концентрации солей, подле-
жащих очистке, и от применяемой плотности тока, которая обычно
поддерживается в пределах 1—2 А/дм2. Электрокоагулятор необхо-
димо снабжать бортовой вентиляцией.
Из электрокоагулятора вода вместе со шламом поступает в
отстойник. Отстойник представляет собой емкость с коническим
или наклонным днищем, имеющим снизу патрубок для слива. Для
лучшего коагулирования шлама в отстойник добавляют полиакри-
ламид в количестве 0,05—0,1 г/л. Очистку отстойника от шлама
производят раз в день в специальной емкости, в которой шлам вы-
возят на свалку. Конструкция электрокоагулятора может быть раз-
личной. Целесообразно разделять электрокоагулятор на несколько
секций, работающих независимо друг от друга. В этом случае, от-
ключив одну или несколько секций, можно заменять отработанные
электроды, не прекращая процесса очистки сточных вод. *
§ 104.	Технологическая схема нейтрализации
кислотно-щелочных сточных вод
В зависмости от характера поступающих на станцию нейтрали-
зации стоков применяют 10%-ный раствор известкового молока
(реже щелочи) или 10—20%-ный раствор серной или соляной кис-
лот. Для нейтрализации кислых стоков чаще всею применяют из-
весть, которая является дешевым сырьем, хотя при ее использова-
нии для точного регулирования pH требуется сложная аппаратура.
Технологическая схема нейтрализации кислотно-щелочных сточ-
ных вод может быть непрерывного и периодического действия
(рис. 72).
Установка непрерывного действия более экономна и проста в
I 2*
171
управлении и оборудовании, но требует более строгого контроля
процесса нейтрализации.
Установка периодического действия должна иметь параллель-
ную линию реакторов и выходных емкостей с поочередным вклю-
чением для заполнения и реакции одной линии при отключении
Рис 72 Технологическая схема
нейтрализации кислотно-щелоч-
ных сточных вод периодическо-
го действия:
1 — пряток сточных вод, 2 — усред-
нитель, 3 — насосы, 4 — затворный
бак, 5 — растворные баки, 6 — каме-
?ы реакции, 7 — нейтрализаторы,
— отвод нейтрализованного стока
Нейтрализатор
пребывание в нем
ком.
реакции одной линии при отключении
второй. Станция нейтрализации со-
стоит из резервуара-накопителя (ус-
реднителя), реагентного хозяйства,
камер реакции и проточных нейтрали-
заторов. Приемный резервуар-усред-
нитель оборудуется пропеллерной ме-
шалкой или барботером сжатого воз-
духа, чтобы не допустить выпадения
осадка. Реагентное хозяйство для при-
готовления известкового молока состо-
ит из бункера для хранения запаса су-
хой извести, творильного ящика для
приготовления известкового молока на
сутки, растворных баков с механиче-
скими мешалками и дозаторами.
проточного типа, рассчитанный па двухчасовое
сточных вод, одновременно служит и отстойни-
Автоматическая
подача NaOH
Ручная падача \
NaOH -4^7 3
6
7	8	9
L 1110
12
т

—г
I
W-1
l-£j
О
3?
/•ргп-—
1 ;
7777/// /77777777772 /7777777777 777"^/ 777777777777ш 7/7 /// /л
г
В отстойник
Рис. 73. Установка для непрерывного автоматического обезвре-
живания сточных вод:
/ — ванна обезвреживания циана, 2— ванна обезвреживания хрома, 3 —
ванна нейтрализации кислых и щелочных вод, 4 — ванна с насосом. 5 —
ванна для хранения растворов едкого натра и соды, 6 — ванна для
хранения раствора гипохлорита натрия, 7 — пульт управления, 8 — ван-
на для хранения серной кислоты, 9— ванна для хранения раствора би-
сульфита натрия, 10— электроды-датчики. И — электромагнитные кла-
паны. 12 — мешалки, 13 — насосы
172
В настоящее время разработаны многочисленные системы и
устройства для автоматического контроля и регулирования процес-
са нейтрализации кислотно-щелочных стоков. Одна из таких уста-
новок непрерывной автоматической нейтрализации кислотно-щелоч-
ных сточных вод состоит из ванн для обезвреживания, ванн с на-
сосом, ванн для химикатов, пульта управления и отстойника, уста-
новленного за пределами цеха (рис. 73).
Нейтрализация кислотно-щелочных сточных вод может осу-
ществляться автоматически при их смешении, а также за счет
добавки предварительно обез-
вреженных цианистых и хро-
мосодержащих сточных вод.
По схеме (рис. 74) все кис-
лые и щелочные с-^рчпые воды
гальванического и травильно-
го отделений поступают в си-
стему трапов и колодцев цехо-
вой канализационной сети,
проходят через жироловку и
первичный усреднитель-отстой-
ник и попадают в сборный ко-
лодец-нейтрализатор. Туда же
поступают через лотки предва-
рительно обезвреженный циа-
нистый сток и восстановлен-
ный до трехвалентного хромо-
вый сток, а также щелочной
раствор для нейтрализации до
заданного значения pH. Сме-
шение стока с раствором осу-
ществляется сжатым воздухом
через барботер. Между нейтра-
лизатором и отстойником уста-
новлен специальный колодец с
датчиком, который через по-
тенциометр связан
с командным прибором
Рис. 74 Технологическая схема нейтра-
лизации кислотно-щелочных сточных вод
непрерывною действия:
1 — дозатор бисульфита натрия, 2 — раствор-
ный бак бисульфита натрия, 3 — растворный
бак серной кислоты 4 — дозатор серной кис-
лоты, 5 — приток хромовых СТОЧНЫХ вод, 6 —
приток цианистых сточных вод, 7 — насосы, 8 —
исполнительный механизм, 9 — реакторы щело-
чей, 10 — реакторы окисления цианидов 11 —
реакторы восстановления хрома. 12 — смеси-
тельный лоток, 13— лоток, 14— слив щелочно-
го раствора, 15 — сливной вентиль. 16 — коло-
дец с датчиком, 17 — сброс нейтрализованных
сточных вод 18— отстойник. 19— потенцио-
метр, 20 — нейтрализатор, 21 — первичный от-
стойник, 22 — жироловка, 23 — приток кислых
сточных вод
самописцем. К при-
бору пристроено реле, передающее команду исполнительному ме-
ханизму об открытии или закрытии вентиля для подачи щелочного
раствора в зависимости от значения pH.
В нейтрализованных кислотно-щелочных стоках происходит
осаждение гидроокисей металлов. Такие металлы, как медь, никель,
цинк и др., значительно затрудняют окончательную очистку кислот-
но-щелочных сточных вод, особенно при биологической очистке.
Для более полного извлечения меди, никеля, цинка и других
металлов из кислотно-щелочных сточных вод применяется ионно-
обменный метод, основанный на последовательном выделении из
сточных вод катионов и анионов. При этом сточные воды собира-
ются в сборник, где с поверхности удаляются жировые загрязнения
и частично оседает шлам. Затем стоки пооходят через мсханичс-
173
ский фильтр и фильтр с активированным углем, где они очищают-
ся от механических примесей, масла, различных органических со-
единений. В катионном ионпообмснникс из сточных вод удаляются
все металлы: медь, цинк, хром, железо. В анионном ионнооб-
меннике удаляются все виды кислот (серная, соляная, хромовая
и др.), а также другие органические и неорганические соединения.
Очистку сточных вод методом ионного обмена (рис. 75) можно
производить без разделения по характеру сбросов, т. е. одновре-
менно могут обрабатываться щелочные, кислые, хромовые и циани-
стые сточные воды.
1О°/о-ная кислота
4%-ная
щелочь
АУ
Кислотно-
щелочной
сток
из цеха.
Хромов-,
держащий ‘
сток
из чехиl
Повторное
использова-
на реагентную нис вово/
очистку
Рис. 75. Схема очистки сточных вод методом ионного обмена:
Л1 — механический фильтр. Л .У —фильтр с активированным углем К — катиони-
тов ый фильтр, .4 — анионитовый фильтр
Основная особенность ионнообменной очистки сточных вод —
получение воды очень высокого качества и создание в связи с этим
оборотного водоснабжения.
Контрольные вопросы
1.	Объясните схему обезвреживания цианистых сточных вод периодическим
методом.
2	Расскажите об устройстве электрокоагулящюшюй установки для очистки
хромосодсржащпх сточных вод
3.	В чем особенность очистки сточных вод ионнообмепным методом.
ГЛАВА XV!!. ОХРАНА ТРУДА И ПОЖАРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ
§ 105.	Основные положения законодательства по охране труда
Охрана труда в нашей стране — дело первостепенной государст-
венной важности. Коммунистическая партия и Советское прави-
тельство проявляют постоянную заботу о здоровье и охране труда
174
трудящихся. Принципы охраны труда вытекают из основных поло-
жений трудового права, направленных на создание благоприятных,
здоровых и безопасных условий труда, соответствующих высокой
производительности.
В Основных направлениях экономического и социального раз-
вития СССР на 1981—1985 годы и на период до 1990 года, принятых
XXVI съездом КПСС, предусмотрено существенно увеличить про-
изводство систем машин и оборудования, автоматических манипу-
ляторов с программным управлением, позволяющих исключить
применение ручного малоквалифицированного и монотонного труда,
особенно в тяжелых и вредных для человека условиях.
Организация охраны труда на предприятиях является одной из
важнейших задач и обязанностей администрации. Администрация
обязана внедрять современные средства, предупреждающие произ-
водственный травматизм, и обеспечить санитарно-гигиенические
условия, предотвращающие возникновение профессиональных за-
болеваний рабочих и служащих.
Кодексом законов о труде предусмотрено проведение инструк-
тажа рабочих, поступающих на работу.
При поступлении на работу каждый рабочий должен пройти
вводный (общий) инструктаж по безопасности труда, промышлен-
ной санитарии и пожарной безопасности. Инженер по безопасности
труда, врач и работник пожарной охраны знакомят поступающего
на работу с основными требованиями по безопасности труда, про-
мышленной санитарии, основами личной гигиены, требованиями
пожарной безопасности, мерами первой помощи при несчастных
случаях. После проведения такого инструктажа поступающего за-
числяют па соответствующую работу.
Непосредственно на рабочем месте мастер производственного
участка проводит производственный инструктаж. Мастер знакомит
рабочего с особенностями оборудования, на котором он будет ра-
ботать, с характером предстоящей работы и необходимыми мерами
безопасности при ее выполнении.
Контроль за мероприятиями по охране труда на промышленных
предприятиях всех отраслей народного хозяйства возлагается на
11резидиум Всесоюзного Центрального Совета Профессиональных
Союзов — ВЦСПС. Технический инспектор Совета профсоюзов осу-
ществляет контроль за состоянием безопасности труда на пред-
приятиях и за соблюдением законодательства об охране труда.
Случаи, приведшие к производственному травматизму, подле-
жат расследованию. О каждом случае па производстве пострадав-
ший или очевидец немедленно извещают мастера, начальника цеха
или соответствующего руководителя. Мастер должен организовать
первую помощь пострадавшему, немедленно вызвать врача и сооб-
щить о происшедшем случае вышестоящему начальству.
Руководитель соответствующего участка сообщает руководите-
лю предприятия и совместно с общественным инспектором по ох-
ране труда расследует происшедший случай, выявляет сто причины
и определяет мероприятия по предупреждению подобных случаев
175
в дальнейшем. При этом составляется соответствующий акт, утвер-
жденный главным инженером. Руководитель предприятия по ре-
зультатам расследования издает приказ по устранению причин
травматизма с указанием сроков исполнения.
Размещение производств на территории предприятия осуществ-
ляется согласно требованиям санитарной и пожарной безопасности.
В целях предупреждения несчастных случаев на территории пред-
приятия необходимо обеспечить установленную ширину проездов
для автомобильного и железнодорожного транспорта, а также тро-
туары для движения людей. На проездах должны быть шлагбаумы,
светофоры и звуковая сигнализация, а также предупредительные
надписи.
При проведении погрузочных работ необходимо соблюдать осо-
бые меры безопасности, исключающие контакт рабочих с переме-
щаемыми грузами и механизмами.
В цехах предприятия должны быть соблюдены все требования
к производственному процессу и оборудованию. Необходимо уста-
навливать предохранительные и оградительные устройства, соблю-
дать инструкции по обслуживанию рабочих мест и безопасному
проведению работ.
§ 106.	Безопасность труда при проведении
гальванических работ
Гальваническое производство связано с выделением большого
количества вредных для организма человека паров, газов и пыли.
Особенно вредны процессы, связанные с применением ядовитых
веществ, шлифующих и полирующих материалов.
Для обеспечения безопасных условий труда при нанесении галь-
ванических покрытий разработана система мероприятий, направ-
ленных на дальнейшее улучшение условий труда.
Рабочие, работающие в гальваническом цехе, должны ежеме-
сячно проходить инструктаж по безопасности труда с регистрацией
в специальном журнале. Спецодежда должна храниться в отведен-
ных для этой цели шкафах, отдельно от верхней одежды рабочего.
Принятие пищи и курение в рабочих помещениях строго воспре-
щается.
Полы производственных помещений нс должны впитывать рас-
творы электролитов и других химических веществ и быть кислотио-
щелочестойкими на участках, где применяют агрессивные жидко-
сти. Полы для обеспечения стоков жидкости должны иметь уклон.
В помещениях гальванических цехов, где имеется опасность
химических ожогов, следует иметь горячую и холодную воду для
смывания вредных веществ, попавших на кожу и в глаза рабочих,
а также средства для нейтрализации кислот и щелочей. В цехе
должны быть аптечки с набором перевязочных материалов и необ-
ходимых медикаментов для оказания первой помощи при отравле-
нии, ожогах и в других случаях.
Растворы необходимо приготавливать при включенной вентиля-
173
ции и в защитных средствах. Вскрытие металлической тары (бара-
банов) с цианистыми солями, хромовым ангидридом должно произ-
водиться с помощью специальных механизированных устройств.
Химические материалы должны храниться в плотно или герметич-
но закрытой таре, снабженной этикеткой с названием вещества.
Гальванические ванны с вредными выделениями должны бьпь
снабжены бортовыми отсосами; ванны, в которых выделяется боль
шос количество вредных газов (например, ванны травления), уста-
навливают в вытяжные шкафы. Кроме бортовых отсосов в гальва-
нических цехах устанавливают общую вытяжку и общий приток.
Шлифовально-полировальные работы. Для обеспечения безо-
пасности обслуживающего персонала в гальванических цехах шли-
фовально-полировальное отделение должно быть отгорожено и уда-
лено от гальванического отделения. Шлифовальные и полироваль-
ные станки должны быть снабжены кожухами из листового желе-
за, соединенными с отсасывающей вентиляционной системой.
Количество отсасываемого воздуха в среднем должно составлять
8—10 м3/мин от одного круга.
Работа с органическими растворителями. Работать с органиче-
скими растворителями необходимо только при включенной венти-
ляции, которая имеет взрывоопасное исполнение.
Категорически запрещается курение, пользование открытым
огнем, а также производство всякого рода работ, связанных с ис-
крообразованием.
Хранение растворителей в помещении для промывки допускает-
ся в пределах суточного потребления в герметически закрытой
таре.
Промывка с применением растворителей в виде хлорированные
углеводородов должна производиться только в специальных уста-
новках, исключающих контакт рабочего с парами растворителей.
Работа с кислыми и щелочными растворами. Погрузку, транс-
портировку и разгрузку кислот и щелочей необходимо производить
в предохранительных очках и в спецодежде (резиновые сапоги,
перчатки и фартук).
Растворы для травления черных металлов должны приготов-
ляться добавлением кислот к холодной воде, а нс наоборот. Рас-
творы для травления цветных металлов из смеси кислот должны
приготовляться в такой поседоватслыюсти: сначала добавляют
к холодной воде соляную, затем азотную и под конец серную кис-
лоту. Нарушение последовательности может привести к ожогам
от брызг.
В случае ожога щелочами нужно промыть пораженное место
слабым раствором уксусной кислоты, а затем промыть большим
количеством воды. При ожоге кислотами следует промыть пора-
женное место раствором соды, большим количеством воды, сма-
зать вазелином и перевязать.
Работа с хромовыми растворами. Пары и брызги хромовых рас-
творов могут вызвать раздражение слизистых оболочек и повреж-
дение дыхательных путей. Поэтому хромовые ванны имеют инди-
177
видуальпую вытяжную вентиляцию, которую следует включать
сразу же после подогрева ванн, а выключать после их полного ох-
лаждения.
Непосредственное попадание хромовых растворов (электроли-
тов) па кожу работающего вызывает сильное раздражение. При
этом надо немедленно удалить капли раствора с кожного покрова
с помощью ваты и промыть водой. В случае попадания хромового
раствора в глаза необходимо немедленно протереть глаза однопро-
центным раствором гипосульфита натрия. Работать с хромовыми
растворами следует в защитной одежде.
Работа с цианистыми растворами. При работе с цианистыми
растворами необходимо соблюдать следующие меры предосторож-
ности:
в местах работы с цианистыми соединениями нельзя работать
с кислотами или держать их около рабочего места во избежание
образования синильной кислоты;
ванны с цианистыми растворами должны иметь индивидуаль-
ную вытяжку;
в случае попадания цианистого раствора на кожный покров
или одежду работающего следует немедленно промыть водой об-
рызганный участок;
при разливе цианистого раствора на пол, его следует промыть
5%-ным раствором серпокислого железа;
по окончании работ липа, работающие с цианистыми раствора-
ми, должны ополаскивать руки однопроцентным раствором желез-
ного купороса, а затем мыть их водой с мылом;
ванны в нерабочее время должны быть плотно закрытыми для
предотвращения вредных испарений в атмосферу цеха.
§ 107.	Электробезопасность
Тело человека является проводником электрического тока, по-
этому травмы, вызываемые электрическим током, опасны для
жизни человека. При прикосновении человека к токоведущим ча-
стям, электрический ток, замыкаясь через тело, может поразить
как наружный покров (электроожоги), так и внутренние органы
человека (поражения нервной, сердечной и дыхательной систем
организма). Поражение наружного покрова называют электриче-
скими травмами, а поражения внутренних органов — электрически-
ми ударами.
Ток величиной 0,05 А является опасным, а величиной 0,1 А,
действующий на организм человека более 1—2 с, является смер-
тельным.
По опасности поражений электрическим током помещения клас-
сифицируются на три класса: без повышенной опасности, с повы-
шенной опасностью, особо опасные.
Помещения без повышенной опасности — сухие,
непыльные, отапливаемые, с токонепроводящими полами.
Помещения с повышенной опасностью характс-
178
ризуются наличием металлических, земляных и кирпичных полов,
сыростью, высокой температурой и возможностью одновременного
прикосновения человека к заземленным частям и корпусам элек-
трооборудования, которые могут оказаться под действующим на-
пряжением при пробое или повреждении изоляции.
Помещения особо опасные характеризуются наличи-
ем химически активной среды, особой сырости или двух и более
условий повышенной опасности.
Гальванические цехи относятся к особо опасным помещениям.
Для предупреждения возможности поражения электрическим
током необходимо изолировать токоведущие части, по возможности
размещать их на высоте, ограждать корпуса оборудования и др.
Первая помощь пострадавшему oi действующего напряжения
состоит в немедленном освобождении его о г действия тока и ока-
зание ему медипииской помощи. Для этого надо выключить на-
пряжение, так как прикасаться к пострадавшему, находящемуся
под действием тока, нельзя. Если отключить установку нельзя, то
необходимо освободить пострадавшего от токовсдущих частей.
В установках до 1000 В для этих целой можно использовать сухую
одежду, доску или другие изолирующие предметы, а при напряже-
нии более 1000 В следует изолировать себя, надев резиновые пер-
чатки, галоши и встать па деревянную доску. От быстрого действия
и находчивости зависит спасение рабочего, пораженного током.
Освободив пострадавшего, надо уложить его па спину и прове-
рить дыхание, пульс и состояние зрачка. При обмороке положить
пострадавшего в удобное положение и предоставить полный покой.
При отсутствии дыхания и сердцебиения необходимо немедленно
сделать искусственное дыхание и массаж сердца.
§ 108.	Пожарная безопасность
Возникновение пожаров в гальванических цехах возможно в
следующих случаях:
1.	В шлифовально-полировальных участках, где в процессе
работы в воздуховодах вытяжной вентиляции накапливается ма-
терчатая пыль, пропитанная жировой пастой, а на шлифовальных
кругах возникает большое искрение, что может вызвать загорание
пыли в воздуховодах. В целях предупреждения пожара необходи-
мо вытяжные воздуховоды снабжать отдельными вентиляторами.
2.	В кладовых химикатов, где хранятся совместно сильные
окислители (хромовый ангидрид, азотная кислота) и легколетучие
органические растворители (бензин, ацетон и т. п.). Для предот-
вращения возможности пожара органические растворители должны
храниться в отдельных помещениях с вытяжной вентиляцией.
3.	На участках обезжиривания деталей от минеральных масел,
где применяется бензин. При протирке деталей щетками или сал-
фетками, смоченными бензином, возникает статическое электриче-
ство, дающее искры, что может вызвать пожар при наличии в
воздухе паров бензина. В целях пожарной безопасности бензомоеч-
179
пые шкафы должны быть снабжены мощной вытяжной вентиля-
цией. Не разрешается для протирки деталей применять шерстяные
и шелковые салфетки, которые при смачивании в бензине вызыва-
ют искрение статического электричества и воспламенение паров
бензина.
4.	При наличии в гальванических цехах высокой влажности,
паров кислот и щелочей происходит ускоренное старение изоляции
электропроводов, что может вызвать короткие замыкания и заго-
рание проводов. Для предотвращения пожаров необходимо произ-
водить профилактический ремонт электрооборудования цеха.
По взрывоопасной и пожарной опасности цехи металлопокры-
тий относятся к категории Д, по классу помещений по взрывоопас-
ности являются не взрыво- и не пожароопасными. Участки с при-
менением горючих материалов (например, горючих органических
растворителей, бязевых кругов без пропитки огнестойким составом)
относятся к категории В, по классу взрывоопасности — П-ПА.
Рабочие и служащие, вновь принятые на работу, могут быть
допущены на работу только после прохождения первичного проти-
вопожарного инструктажа.
Для выполнения задач по пожарной безопасности па предприя-
тиях создаются добровольные пожарные дружины, занимающиеся
предупреждением пожаров на своих рабочих местах и имеющие на
случай пожаров боевые расчеты, оснащенные пожарной техникой.
В качестве средств пожаротушения используется вода, хими-
ческая пена, твердые и жидкие огнегасительные вещества.
В цехах должны быть противопожарные посты, где находятся
пожарный инвентарь, пенные огнетушители и ящики с сухим пе-
ском.
В случае возникновения пожара в цехе необходимо сразу сооб-
щить мастеру или старшему по смене и вызвать пожарную коман-
ду, а до ее прибытия организовать тушение пожара, используя для
этого огнетушители, песок, воду и другие средства.
Контрольные вопросы
1.	Какие меры безопасности применяются при работе с цианистыми рас-
творами?
2.	Назовите основные причины, вызывающие пожар в цехах металлопокры-
тий.
3.	Как оказать первую помощь пострадавшему от поражения электрическим
током?
ГЛАВА XVIII. МЕХАНИЗАЦИЯ И АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА
§ 109.	Основные понятия о механизации
и автоматизации производства
Автоматизация и механизация производственных процессов яв-
ляется одним из основных направлений технического прогресса про-
180
изводства. Основной целью механизации и автоматизации техноло-
гических процессов является повышение эффективности производ-
ства.
Механизация и автоматизация может быть частичной, комплек-
сной или полной. При частичной механизации и автоматизации
охватываются только отдельные агрегаты или производственные
участки, технологический процесс которых наибоолее приспособлен
для механизации и автоматизации.
Комплексная механизация и автоматизация охватывает весь
технологический процесс в пределах отделения, цеха или целого
производства. При комплексной механизации и автоматизации
ручной труд полностью устранен, но управление процессом контро-
лирует и частично осуществляет оператор с помощью устройств
дистанционного управления. Кроме того, в таких системах преду-
сматривается переход с автоматического на ручное дистанционное
управление по любому параметру.
Наивысшей ступенью управления производством является пол-
ная его автоматизация.
Важнейшая предпосылка автоматизации — совершенство и от-
работанность технологии производства. Главные требования, кото-
рые автоматизация предъявляет к технологии, следующие: не-
прерывность технологического процесса, рациональное расположе-
ние оборудования, высокая производительность отдельных агрега-
тов. Чем полнее соответствует технологический процесс этим
требованиям, тем выше экономическая эффективность автомати-
зации.
Механизация и автоматизация производства в цехах металло-
покрытий позволяет: обеспечить постоянство качества гальвани-
ческих покрытий; повысить производительность труда и оборудо-
вания; снизить себестоимость металлопокрытий за счет сокращения
расхода цветных металлов, химикатов и ликвидации простоев;
улучшить условия и безопасность труда.
§ 110.	Технические средства механизации
В цехах металлопокрытий комплексная механизация включает:
применение технических средств автоматизации заготовительных,
основных технологических и сборочных цехов; устройств для меха-
низации гальванических работ и др.
Размещение цехов металлопокрытий в системе завода зависит
в основном от грузопотока деталей. Их располагают вблизи сбо-
рдчных и основных технологических цехов-изготовителей (механи-
ческих, прессовых и др.). При большой производственной програм-
ме по декоративным покрытиям нежелательно удалять цеха метал-
лопокрытий от основной сборки, так как при этом увеличиваются
расходы на транспортировку деталей.
Для транспортировки поступающих и обработанных деталей
обычно применяют стандартную оборотную тару с едиными разме-
рами, что обеспечивает сохранность детален и исключает их по-
181
вторную перекладку. Хранение поступающих деталей производят
па цеховом складе, куда детали поступают на автопогрузчиках или
на другом виде транспорта, применяемого для межцехового пере-
мещения грузов.
Транспортировку деталей со склада производят колесным транс-
портом или конвейером. При больших масштабах производства
монтаж деталей на подвески следует производить централизован-
но. Участки монтажа располагают непосредственно на складах
деталей или па специальных площадках. С использованием авто-
матических гальванических линий подача подвесок с деталями от
мест монтажа производится чаще всего подвесным конвейером.
Иногда у автоматов делают самостоятельный конвейер, не связан-
ный с транспортным. Конвейер автомата подаст подвески с деталя-
ми непосредственно к местам загрузки. Перенос подвесок с кон-
вейера на автомат может производиться вручную или автоматиче-
ски. Подвески с покрытыми деталями снимают с автомата и
подвешивают на конвейер автомата, откуда они перевешиваются
на транспортный конвейер, который доставляет подвески на уча-
сток демонтажа.
Скорость конвейера устанавливается таким образом, чтобы бы-
ла обеспечена бесперебойная работа в соответствии с ритмом по-
дачи подвесок с покрытыми деталями.
Конвейерная подача деталей имеет очень большое распростра-
нение в крупных цехах металлопокрытий заводов автомобильной
промышленности. Для небольших производств конвейер не всегда
оказывается экономически выгодным, поэтому транспортировку де-
талей производят чаще колесным транспортом.
В небольших цехах для нанесения гальванопокрытий применя-
ют стационарные ванны. Использование такого оборудования вы-
зывает необходимость установки большого количества вспомога-
тельных ванн для подготовительных и заключительных операций.
Это приводит к значительной растянутости оборудования и боль-
шой трудоемкости для обслуживания. Для устранения этих недо-
статков применяют комплексную или частичную механизацию
операций загрузки, выгрузки и транспортировки подвесок с дета-
лями, а также для загрузки химикатов в емкости для приготовле-
ния растворов.
Для механизации процесса подъема и передвижения деталей,
обрабатываемых в гальванических цехах, применяют монорельсы,
тали, кошки ручные с червячным подъемным механизмом, электро-
тельферы и кран-балки. Ванны располагают не вдоль, а поперек
оси механизированных приспособлений, чем достигается значи-
тельная экономия площади цеха и улучшение труда рабочих.
Загрузка тельфером позволяет увеличить полезную высоту ванн,
применить двух- и трехкатодные ванны за счет удобства транспор-
тировки подвесок с деталями. Это позволяет значительно повысить
производительность оборудования.
При крупномасштабном производстве механизированные галь-
ванические установки в последнее время все чаще заменяются ав-
182
тематическими гальваническими линиями с программным управ-
лением.
§ 111.	Элементы автоматических устройств
Системы автоматических устройств состоят из ряда элементов.
1.	Текущее значение регулируемого параметра измеряется
чувствительными элементами. В качестве чувствитель-
ных элементов используют:
для измерения температуры — термометры расширения, мано-
метрические термометры, электрические термометры сопротивле-
ния, термоэлектрические термометры (термопары) и т. д.;
для измерения давления — барометры, манометры, вакууммет-
ры, дифференциальные манометры и т. д.;
для измерения уровня жидкостей — поплавковые уровнемеры,
гидростатические приборы и т. д.
Используется также ряд других чувствительных элементов для
измерения различных свойств и состава вещества.
2.	Измерение какою-либо параметра (температуры, давления
и т. п.) воспринимается преобразователями, которые
преобразуют измеряемую величину в выходной сигнал, удобный
для передачи.
Выходные сигналы преобразователей могут быть непрерывными
и прерывными. Важнейшей характеристикой преобразователей яв-
ляется зависимость между изменениями контролируемой величины
и выходным сигналом преобразователя. Предпочтительно примене-
ние преобразователей с линейной зависимостью. По принципу
действия преобразователи могут быть электрические, пневматиче-
ские и др. Наибольшее распространение получили электрические
преобразователи. К ним относятся различные датчики и электромаг-
нитные реле, работающие по принципу замыкания и размыкания
контактов в зависимости от отклонения регулируемого параметра
от заданного значения.
В связи с тем, что преобразователи имеют физические разно-
родные сигналы, устанавливают
унифицированные выходные сигна-
лы.
3.	/Мощности сигнала па выходе
измерительных преобразователей
обычно недостаточно для преобра-
зования его выходного, сигнала в
унифицированный, поэтому приме-
няют усилительные элементы.
Усилителем называется уст-
ройство, предназначенное для повы-
шения мощности сигнала за счет
энергии постороннего источника пи-
тания. В зависимости от устройства
и вида дополнительной энергии усп-
Л -I-U 0
Рис. 76. Магнитный усилитель
183
лители подразделяют на магнитные, электромагнитные, электрон-
ные, гидравлические и пневматические.
Магнитный усилитель (рис. 76) представляет собой
сердечник с двумя обмотками, одна из которых питается постоян-
ным током, а вторая — переменным. Последовательно со второй
обмоткой включено сопротивление нагрузки. Достоинством магнит-
ных усилителей являются повышенная надежность, возможность
создания высокого коэффициента усиления, возможность усиления
малых сигналов.
Электромагнитные усилители применяют для уси-
ления больших мощностей, а также для управления мощными дви-
гателями постоянного тока.
Электронные (электровакуумные и полупроводниковые)
усилители на основе триодов, транзисторов, тиристоров и г. п.
также широко используются в автоматике.
Гидравлические усилители предназначены для уси-
ления сигналов и управления гидравлическими исполнительными
механизмами. Принцип действия заключается в том, что кинетиче-
ская энергия струи масла преобразуется в потенциальную энергию
давления. Усилитель такой конструкции имеет очень большой коэф-
фициент усиления, прост и надежен в эксплуатации.
В пневматических усилителях мощный поток пневматической
энергии, предназначенный для приведения в действие регулирую-
щего органа, управляется небольшим потоком воздуха с помощью
системы сопло — заслонка
4.	Результаты перемещений какой-либо физической величины
обычно выдаются измерительным элементом в виде
угловых или поступательных перемещений.
Для передачи па расстояние угловых перемещений
используют потенциометры.
Перемещения измерительной
системы ИС вызывают смеще-
ние движка левого потенцио-
метра (рис. 77). Вследствие
дисбаланса в схеме возникает
электрический сигнал на входе
Рис 77. Потенциометрическая следя- в усилитель, что вызывает вра-
щая система	щение ротора электродвигате-
ля, перемещающего стрелку
указателя и движок второго потенциометра. При устранении дис-
баланса электродвигатель останавливается.
Сельсинная передача также предназначена для пере-
дачи угловых перемещений. В качестве передающего и принимаю-
щего сигналов применяют асинхронные трехфазные электродвига-
тели с контактными кольцами или бесконтактные сельсины. При
отклонении ротора передающего сельсина индуцируемая эдс в ро-
торной обмотке вызывает соответствующий поворот ротора в при-
нимающем сельсине.
5.	Для перемещения регулирующего органа применяются ис-
184
полиительныс механизмы автоматических устройств, ко-
торые подразделяют на электрические, гидравлические и пневма-
тические. Исполнительным механизмом называется устройство,
которое за счет использования энергии внешнего источника пере-
мещает регулирующий орган в соответствии с сигналом от регули-
рующего устройства.
Электр одв и гател ьп ые исполнительные меха-
низмы представляют собой электроприводы, предназначенные
для перемещения регулирующих органов в системах автоматиче-
ского регулирования и управления и состоят из электродвигателя,
редуктора, выходного устройства для связи с регулирующим орга-
ном и ряда дополнительных устройств.
Электромагнитные исполнительные мех а и из-
за ы благодаря высокому быстродействию часто применяют в си-
стемах автоматической блокировки.
Гидравлические исполнительные меха ни з м ы
выпускают двух типов: поршневые с поступательным движением
штока и кривошипно-шатунные, где линейное перемещение поршня
преобразуется в угол поворота выходного вала. Исполнительные
механизмы работают на трансформаторном масле под давлением
до 1200 кПа.
Пневматические исполнительные механизмы
по конструкции делятся на мембранные и поршневые. Мембранные
исполнительные механизмы применяют при небольших рабочих,
перемещениях шгока. При большом перемещении штока применя-
ют поршневые исполнительные механизмы.
§ 112.	Системы автоматических устройств
Заданные параметры технологического процесса можно поддер-
живать только с помощью автоматических устройств.
В состав системы комплексной автоматизации входят системы
автоматической сигнализации, автоматической блокировки, авто-
матического регулирования, дистанционного управления.
Системы автоматической сигнализации пред-
назначены для оповещения обслуживающего персонала о выходе
контролируемых параметров за допустимые пределы.
Система автоматической блокировки обеспечи-
вает осуществление таких операций, как автоматическое отключе-
ние основного оборудования в случае его неисправности и включе-
ние резервного оборудования, перекрытие клапанов на линиях по-
дачи сырья и топлива в случае аварии.
Система автоматического регулирования пред-
назначена для управления технологическими процессами. Автома-
тические устройства состоят из датчика, автоматическою регул я
тора и исполнительного механизма.
Дистанционное управление работой силовых агрега-
тов позволяет экономить медь проводов, так как ток сигналов уп-
равления несоизмеримо меньше токов в управляемых цепях. Про-
13 — А И. Коротин
185
вода схемы управления, прокладываемые от места управления к
месту установки силовых агрегатов, во много раз тоньше силовых
проводов.
Телеизмерение и телеуправление. Для передачи
результатов измерения на большие расстояния изменение парамет-
ров линии может повлиять на точность передачи. С целью устране-
ния такого явления применяют системы телеизмерения, отличаю-
щиеся тем, что результаты измерения кодируются перед передачей
их по линиям связи и дешифруются на пункте приема.
Под телеуправлением понимают передачу на дальние расстоя-
ния сигналов, предназначенных для приведения в действие раз-
личных исполнительных механизмов. Управляющие сигналы выда-
ются в линию связи через селекторное устройство. Селектор-
ное устройство служит для кодирования сигналов. В зависимо-
сти от кода сигналы распределяются по исполнительным меха-
низмам.
§ 113.	Автоматическое регулирование процесса нанесения
гальванических покрытий
Автоматическое регулирование плотности тока. Для определе-
ния среднего значения плотности тока применяют специальное уст-
ройство— дистанционный плотномер. Устройство состоит из не-
скольких датчиков тока, помещенных в различных местах ванны,
параллельно соединенных между собой н через отдельный ампер-
метр с катодной штангой. Количество, конфигурация и место рас-
положения датчиков выбирают в зависимости от конструкции
ванны, режима ее работы, расположения покрываемых деталей
и т. п.
Во всех случаях длина датчика должна соответствовать глуби-
не погружения деталей (высота подвесок) для определения средней
плотности тока у верхних и нижних деталей. Плотность тока на
деталях и удельный ток датчиков, как правило, не совпадают.
Разница между плотностью тока и удельным током датчиков оп-
ределяется с помощью калиброванной загрузки (мерных листов)
и в дальнейшем поддерживается постоянной. При изменении тех-
нологического процесса следует производить дополнительную ка-
либровку.
Менять расположение датчиков нельзя, так как это приводит
к нарушению технологического и электрического режимов гальва-
нической ванны. Резкое изменение формы загруженных деталей
может менять электропроводность электролита, что отражается на
истинном значении катодной плотности тока.
Способ регулирования плотности тока в гальванических ван-
нах (рис. 78) состоит в изменении подводимого к ним напряжения
постоянного тока. Это осуществляется путем автоматческого регу-
лирования с помощью регуляторов, которые реагируют на отклоне-
ние от заданной плотности тока и воздействуют па первичное на-
пряжение. В гальваническую ванну помещают датчик, который
186
измеряет среднее значение плотности тока. Изменение плотности
тока в цепи датчика вызывает появление разбаланса потенциомет-
рической схемы, которая усиливается электронным усилителем.
Электронный усилитель управляет реверсивным двигателем, кото-
рый через регулятор (автотрансформатор) регулирует среднее зна-
чение плотности тока.
Существует также метод измерения средней плотности тока по
воспроизведению вольт-ампер-
ной характеристики. Основные
факторы, от которых зависят
форма и характер кривой
вольт-амперной характеристи-
ки,— площадь загрузки и кон-
фигурация деталей. В меньшей
степени влияют пассивация
анодов, изменение температу-
ры и состава электролита и др.
Для автоматического регули-
рования плотности тока экспе-
риментально строят семейство
вольт-амперных кривых в за-
висимости от различной за-
грузки при определенной плот-
ности тока. Задающее устрой-
Рис. 78. Блок-схема автоматического
регулирования плотности тока:
Д — лэ гчнк, ЗПТ — задатчик плотности то-
ка. ЗУ— электронный усилитель, БУ —
блок управления двигателем, РД — ревер-
сивный двигатель, ЛАТР — автотрансфор-
матор, В — выпрямитель
ство регулятора плотности тока должно воспроизводить эту харак-
теристику с определенной точностью. Отклонение соотношения на-
пряжения и тока ванны от заданной вольт-амперной характеристи-
ки является возмущающим воздействием для системы автоматиче-
ского регулирования.
Автоматическое регулирование процесса при применении ревер-
сирования. В настоящее время применяют реверсирование (перио-
дическое изменение направления) тока в процессах папесения
гальванических покрытий, таких, как медь, цинк, серебро и хром.
Наиболее эффективным является способ прямого реверсирования
с изменением отношения катодного периода к анодному.
При автоматическом регулировании схема реверсирования тока
включает в качестве основного элемента элемент выдержки време-
ни, управляющий импульсом тока, непосредственно воздействую-
щим па переключающее устройство. Периодическое изменение по-
лярности тока в гальванической ванне производится с помощью
специального контактора или тиратронов.
Примером устройства для прямого реверсирования тока являет-
ся автомат типа АРТ-200, который обеспечивает прямое реверси-
рование тока в главной цепи при силе тока до 200 А с помощью
специального контактора.
§ 114.	Автоматизация шлифовально-полировальных работ
Шлифование и полирование являются трудоемкими операциями,
поэтому в цехах металлопокрытий все большее распространение
13*
187
получают шлифовально-полировальные полуавтоматы и автоматы,
предназначенные для обработки деталей, имеющих различный про-
филь.
Полуавтомат для шлифования и полирования головок мелких
крепежных деталей (шурупов, винтов, болтов и т. п.) включает в
себя шлифовально-полировальный станок с кругом / и стол с не-
прерывно вращающимся диском 2, снабженным гнездами для де-
талей (рис. 79). Во время вращения детали попадают под эластич-
ный шлифовально-полировальный круг, обрабатываются им и после
полного цикла обработки сбрасываются отсекателем по наклонно-
му желобу в специальную тару. Производительность полуавтомата
при шлифовании 10—15 тыс. деталей, при полировании 20—25 тыс.
деталей.
В крупных цехах металло-
покрытий с массовым выпу-
ском деталей, особенно при об-
Рис. 80. Шлифовально-полироваль-
ная головка:
I — основание со стойкой, 2— натяжное
устройство, 3—шлифовальная лента,
4 — электродвигатель, 5 — пневмостан-
цня, 6 — траверса, 7 — защитный кожух
Рис. 79. Полуавтомат для
шлифования н полирования
головок мелких крепежных
деталей
работке деталей перед нанесением декоративных гальванических
покрытий, широко используют шлифовально-полировальные ав-
томаты. Автоматы, сконструированные из стандартных элементов,
состоят из шлифовально-полировальных головок и соответствующе-
го транспортного конвейера. Автоматы подразделяют на конвейер-
ные и карусельные, которые различаются конструкцией стола для
расположения суппортов для крепления деталей. Автоматы обла-
дают высокой производительностью, надежностью, простотой креп-
ления деталей, возможностью переналадки на другую деталь.
Шлифовально-полировальная головка (рис. 80) представляет
собой металлическое основание со стойкой, на которой закреплена
шлифовальная головка. На металлической конструкции головки
188
смонтированы электродвигатель и механизм закрепления шлифо-
вального инструмента с пневмоустройством, обеспечивающим при-
жим инструмента к обрабатываемой поверхности. Конструкция
головки обеспечивает поворот ее на 360° вокруг вертикальной оси
и регулировку по высоте. Конструкция головки позволяет в случае
необходимости производить переналадку с круга на ленту. Управ-
ление нажимом круга, а также натяжка ленты производятся пнев-
матически.
§ 115.	Автоматические гальванические линии
Основой оборудования для нанесения покрытий в гальваниче-
ских цехах являются автоматические линии (рис. 81). По принципу
действия их можно разделить на два вида: кареточные автоматы
с жестким циклом и автооператорные с программным управлением.
По принципу загрузки автоматы делят на подвесочные (дета-
ли загружают и выгружают на подвесках), барабанные или коло-
кольные, шнековые и автоматы для покрытия проволоки и лент.
Рис 81. Расположение ванн в автоматических ли-
ниях:
а — однорядно-прямолинейная; J — ванны, 2 — монорельс,
у— место загрузки или выгрузки; б — овальная, в — мно-
горядная, г — кольцевая (карусельная)
Автоматические линии с жестким циклом. Данные линии харак-
теризуются следующими особенностями: продолжительность всех
единичных операций одинакова и равна единичному циклу; про-
мывные ванны устанавливаются после каждой операции, так как
перемещение деталей происходит только в одном направлении; пе-
рестройка линии на другой вид покрытия связана с большими
трудностями; высокая эксплуатационная надежность.
К автоматам жесткого цикла относятся кареточные овальные
(КОп, КОб, АГ-35, ЛГ-37), кареточные круглые (ККп, ЛГ-25), ка-
русельные (КСп, КСб), шнековые.
Кареточные автоматические линии (рис. 82, 83) предназначены
для нанесения различных видов покрытия: цинкования, кадмиро-
189
Рис. 82. Кареточная опальная подвесочная автоматическая линия
Рпс 83 Кареточная овальная барабанная автоматическая линия модели АЛГ-67
Рис. 84. Шнековый автомат:
1 — ванна для нанесения покрытий, 2 — ванна для промывки, 3 — сушильный
барабан
190
вания, анодирования, никелирования, хромирования и др. Допуска-
ется применение линии при использовании двух незначительно раз-
личающихся процессов, например цинкования с пассивированием
и без пассивирования. Возможно получение различной толщины
покрытий в результате изменения темпа выхода подвесок.
Кареточные овальные автоматические линии состоят из ряда
ванн, установленных по овалу в строгой технологической последо-
вательности. Между рядами ванн расположены механизмы для
переноса кареток с подвесками из ванны в ванну и перемещения их
вдоль линии. Вертикальное перемещение кареток производится пу-
тем подъема или опускания кареток с помощью моста. Горизон-
тальное перемещение вдоль автоматической линии осуществляется
толкающими штангами механизма горизонтального перемещения,
передвигающими тележку с кареткой на одну позицию. Тележки
служат для горизонтального перемещения кареток и одновременно
являются направляющими при вертикальном перемещении. Все
тележки с каретками образуют при своем движении замкнутую
конвейерную линию. Характер движения — пульсирующий. Места
загрузки и выгрузки деталей расположены в торцовой части линии.
Линия автомата состоит из однонозиционных и многопозицион-
ных ванн. Однопозиционные ванны предназначены для операций
промывки, активации, осветления и т. д. Многопозиционные ванны
предназначены для операций, более длительных по времени, чем
темп работы автомата (например, меднение, никелирование и др.).
Мпогопознционная ванна в зависимости от расположения в авто-
матической линии может быть прямолинейной или овальной формы.
В кареточных круглых линиях ванны расположены по окруж-
ности, в центре которой находится гидропривод для вертикального
перемещения кареток. Подъем кареток осуществляется с помощью
специального диска, имеющего на участках многопозиционных ванн
соответствующие вырезы, препятствующие подъему кареток. Го-
ризонтальное перемещение осуществляется с помощью гидравличе-
ского сервомотора и храпового механизма.
В карусельных линиях ванны расположены по окружности, в
центре которой размещена карусель для одновременного подъема
и перемещения подвесок или барабанов. Вертикальное и горизон-
тальное перемещение производятся с помощью гидроцилиндров.
Линии предназначены для обработки деталей по одному техноло-
гическому процессу при одинаковой продолжительности всех опе-
раций. Изменение продолжительности возможно изменением об-
щего ритма линий.
Шнековые автоматы (рис. 84) предназначены для покрытия
мелких деталей. Автомат устроен таким образом, Что детали с по-
мощью шнека перемещаются по изогнутому желобу, отдельные
части которого погружены в ванны.
Цинкование, кадмирование резьбовых и других мелких деталей
(болтов, гаек) производят в автоматах колокольного или барабан-
ного типа жесткого цикла.
Автомат колокольного типа (рис. 85) представляет собой одно-
191
рядную установку овальной формы» состоящую из металлоконст-
рукции, транспортера, па котором смонтированы каретки ванн
автомата, механизмов перемещения, подъема, опускания и враще-
ния колоколов. Колокол винипластовый или стальной гуммирован-
ный имеет форму усеченного конуса. Выгрузка деталей из колоко-
ла производится автоматически.
Рис. 83 Автомат колокольного типа
Рис. 86. Автомат для покрытия проволоки с горизонтальным
расположением ее в ваннах
Для покрытия проволоки применяют специальные автоматы
(рис. 86), состоящие из последовательно расположенных ванн,
через которые непрерывно протягивается обрабатываемая проволо-
ка. После покрытия проволоку собирают в бухты на намоточные
барабаны.
192
,	Рис. 87. Автоматическая линия типа АГ-35:
ванна покрытия 2 — механизмы подъема, 3 — каретка, 4—станина, 5 — подвеска, 6 — отсос бортовой, 7 —трубопро
вод, 8 — вентиляционный коллектор, 9 — мостки, 10— перила
рядную установку овальной формы, состоящую из металлоконст-
рукции, транспортера, па котором смонтированы каретки ванн
автомата, механизмов перемещения, подъема, опускания и враще-
ния колоколов. Колокол винипластовый или стальной гуммирован-
ный имеет форму усеченного конуса. Выгрузка деталей из колоко-
ла производится автоматически.
Рис. 85. Автомат колокольного типа
Рис. 86. Автомат для покрытия проволоки с горизонтальным
расположением ее в ваннах
Для покрытия проволоки применяют специальные автоматы
(рис. 86), состоящие из последовательно расположенных ванн,
через которые непрерывно протягивается обрабатываемая проволо-
ка. После покрытия проволоку собирают в бухты на намоточные
барабаны.
192
,	Рис. 87. Автоматическая линия типа АГ-35:
ванна покрытия. 2 — механизмы подъема, 3 — каретка. 4— станина. 5 — подвеска. 6 — отсос бортовой. 7 —трубопро-
вод, 8 — вентиляционный коллектор, 9 — мостки, 10 — перила
По принципу работы эти автоматы делятся па три типа: авто-
маты с вертикальным расположением проволоки в ваннах, ав-
томаты с горизонтальным расположением проволоки в ваннах с
перегибами над бортами при переходе из ванны в ванну, прямоли-
нейные автоматы, в которых проволока при перемещении из ван-
ны в ванну проходит через особый глазок без перегиба.
Автоматические линии типа АГ-35 (рис. 87) предназначены для
различных гальванических покрытий деталей на подвесках или в
барабанах. Конструкция линий агрегатная, из унифицированных
узлов. Схема расположения ванн овальная (см. рис. 81,6). Ванны
расположены в порядке выполнения операций технологического
процесса. Подъем и опускание штанг с обрабатываемыми деталями
осуществляется механизмами подъема, расположенными внутри
станины; горизонтальное перемещение штанг (кареток) по направ-
ляющим производится грейферными линейками механизма гори-
зонтального перемещения.
Автоматическая гальваническая линия АГ-37 предназначена
для цинкования или кадмирования деталей на подвесках и спроек-
тирована на базе линии АГ-35. Производительность линии
40—50 м*/ч.
Автооператорные автоматические линии. Данные линии харак-
теризуются следующими особенностями: высокая технологическая
гибкость, возможность выполнения одним автоматом нескольких
видов покрытий, возможность быстрой перенастройки автомата
с одного покрытия на другое; наличие отдельных автооператоров,
не связанных один с другим, и управляемых командоаппаратами
в соответствии с программой; сложность комапдоаппаратов и не-
достаточная эксплуатационная надежность.
В автооператорных линиях последовательность технологических
операций задается программой, вносимой в командоаппарат линии»
По этой программе автооператоры перемещают детали в соответ-
ствии с технологическим процессом. Автооператор выполняет го-
ризонтальное и вертикальное (подъем и опускание) перемещение
с помощью индивидуального привода, состоящего из электродвига-
теля и редуктора. Управление движением автооператоров осуществ-
ляется последовательным включением и выключением соответст-
вующих электродвигателей.
По способу монтажа автооператоров различают консольные,
тельферные и портальные автоматические линии.
Консольные автооператоры смонтированы на Г-образной стой-
ке, укрепленной па полу. Грузоподъемность операторов не превы-
шает 980 Н.
Портальные автооператоры применяют для перемещения дета-
лей большой массы, они крепятся на специальных мостах. Рельсо-
вый путь портальных автоопсраторов располагается с двух сторон
вдоль бортов ванн. Автооператоры выпускают как с одним, так и
двумя механизмами захвата.
Тельферные автооператоры расположены на монорельсе, укреп-
ленном над автоматической линией.
194
В зависимости от расположения ванн автооператорные линии
могут быть однорядные и двухрядные, овальной или прямоугольной
формы. Обработка деталей может производиться на подвесках и в
барабанах одновременно и раздельно.
Отечественной промышленностью разработан целый ряд авто-
матических автоопсраторпых линий с программным управлением
производительностью от 2 до 60 м2/ч. К таким линиям относят
линии АП; АТ, АК; АГ. Автооператорные линии собирают из нор-
мализованных узлов: металлоконструкций, автооператоров, ванн,
площадок обслуживания, командоаппарата. Автооператорные ли-
нии комплектуют также запасными ваннами, фильтрационными ус-
тановками и ваннами селективной очистки.
Линия цинкования АЛГ-35М может быть использована как для
покрытия деталей на подвесках, так и для покрытия мелких де-
талей в барабанах. Автоматические линии для покрытия деталей
в барабанах имеют овальную, квадратную и чаще всего прямо-
угольную конструкцию.
Следует остановиться также на автоматических линиях типа
АГ, которые выполняют подавляющее большинство операций
электрохимической обработки деталей без участия рабочего. Авто-
матические линии АГ-24, АГ-32, АГ-36, АГ-42 относятся к опера-
торным многопроцессорным линиям с программным управлением.
Обработка деталей может производиться на подвесках или бара-
банах по одному или нескольким процессам одновременно. Прин-
цип действия заключается в том, что вдоль ванн по направляющим
перемещаются автооператоры, которые переносят подвески или ба-
рабаны с деталями из одной ванны в другую в соответствии с тех-
нологическим процессом.
Конструкция линий состоит из унифицированных узлов, ванн,
автооперагоров, сушильных агрегатов, командоаппаратов. Номен-
клатура унифицированных узлов позволяет компоновать такие ли-
нии применительно к конкретным условиям производства.
Контрольные вопросы
1.	Что такое комплексная автоматизация?
2.	Перечислите механизированные приспособления для подъема и переноса
деталей.
2.	Назовите основные системы автоматических устройств.
4.	Какие применяют схемы расположения ванн в автоматических линиях?
5	Какие достоинства и недостатки имеют автоматические липни с жестким
циклом?
ЛИТЕРАТУРА
Вайнер Я- В., Д а с о я н М. А. Технология электрохимических покры-
тий. Л„ 1972.
Вячеславов П. М. Электролитическое осаждение сплавов Л., 1977.
Вячеславов П. М, Шмелева II. М. Методы испытаний электроли-
тических покрытий. Л, 1977.
Гр и л их ес С. Я- Оксидные и фосфатные покрытия металлов. Л., 1977.
Д а с о я н М. А., П а л ь м с к а я И. Я. Оборудование цехов электрохимиче-
ских покрытий. Л , 1979.
Ильин В. А Цинкование, кадмирование, лужение и свинцевание. Л, 1977.
Макарова Н. А., Лебедева М А., Набокова В. Н. Металло-
покрытия в автомобилестроении. М., 1977.
Ямпольский А. М. Меднение и никелирование. Л., 1977.
Ямпольский А. М. Электролитическое осаждение благородных метал-
лов. Л, 1977.
Ямпольский А. М Гальванические покрытия. Л., 1978.
Ямпольский А. М, Ильин В. А Краткий справочник гальванотех-
ника. Л., 1981.
/
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение	......................................................... 8
Глава I. Способы подготовки поверхности деталей перед покрыти-
ем и применяемое оборудование.....................................4
§	1.	Механическая подготовка поверхности деталей	...	4
§	2.	Химическое обезжиривание..........................13
§	3.	Электрохимическое обезжиривание...................17
§	4.	Ультразвуковая очистка............................18
§	5.	Способы травления и актирования металлов .	.	. .	19
Глава	II. Приспособления и способы монтажа деталей ....	22
§	6.	Назначение и устройство подвесных приспособлений	. .	22
§	7.	Дополнительные аноды и экраны.....................24
Глава	III. Оборудование гальванических цехов...............25
§	8.	Ванны для нанесения гальванических покрытий,	их	уст-
z	ройство и характеристики............................25
§	9.	Оборудование для покрытия мелких деталей ....	28
§ 10.	Полуавтоматические и автоматические установки для на-
несения гальванических покрытий...............................30
§	И.	Вспомогательное оборудование..........................31
§	12.	Электрическое оборудование гальванических цехов .	.	37
Глава	IV.	Общие сведения о технологическом процессе	....	38
§	13.	Выбор технологии нанесения гальванических	покрытий	.	38
§ 14.	Технологический процесс нанесения гальванических покры-
тий .........................................................40
Глава	V.	Защитно-декоративные покрытия.....................43
§ 15.	Назначение и область применения медных покрытий. Срав-
нительная характеристика электролитов меднения ...	43
§ 16.	Кислые электролиты меднения..........................44
§ 17.	Цианистые и пирофосфатные электролиты меднения .	.	46
§ 18.	Электролиты блестящего меднения......................48
§ 19.	Контактное меднение. Оксидирование меди и ее сплавов 49
§ 20.	Аноды для меднения. Снятие дефектных медных покрытий 50
§ 21.	Назначение и область применения никелевых покрытий.
Катодный и анодный процессы при никелировании .	.	51
§	22.	Сернокислые электролиты никелирования .	51
§	23.	Борфтористоводородные и сульфаминовые	электролиты
никелирования. Черное никелирование ................. 54
§	24.	Электролиты блестящего никелирования.............54
§	25.	Химическое никелирование.........................56
§	26.	Многослойное никелирование.......................57
§	27.	Назначение и область применения хромовых	покрытий .	58
§	28.	Стандартный электролит хромирования..............59
§	29.	Саморегулирующийся и тетрахроматпый электролиты хро-
мирования ...................................................61
§	30.	Интенсификация процесса хромирования. Снятие дефект-
ных хромовых покрытий....................................63
197
§ 31.	Область применения железных покрытий. Состав ванн и
режим работы................................................64
Глава VI. Защитные покрытия............................................ 66
§ 32.	Свойства п область применения цинковых покрытий .	.	66
§ 33.	Кислые электролиты цинкования............................67
§ 34	Цианистые электролиты цинкования.........................69
§ 35	Хлораммиакатные, цинкатные и пирофосфатные электро-
литы цинкования...........................................  70
§ ЗЬ	. Электролиты блестящего цинкования......................72
§ 37.	Обработка цинковых покрытий .	...	72
§ 38	Свойства и область применения кадмиевых покрытии. Со-
став ванн и режим работы................................... 73
§ 39.	Назначение и область применения оловянных покрытий.
Сравнительная характеристика электролитов ...	75
§ 40.	Состав ванн оловянирования и режим работы ....	76
§ 41.	Покрытие «Кристаллит»................................78
§ 42.	Контактное оловянирование. Снятие дефектных оловян-
ных покрытий...................................................79
§ 43	Назначение и область применения свинцовых покрытий.
Состав ванн и режим работы.....................................80
§ 44	Гальванические покрытия и пасты для защиты поверхно-
сти деталей от науглероживания............................... .8?
Глава VII Виды гальванических покрытий для увеличения износо-
стойкости деталей .	.	.	.	...........83
§	45.	Назначение и область применения пористого хромирования	83
§	46	Состав ванн и режим работы для пористого хромирования	84
Глава VIII Электроосаждение сплавов.....................................86
§	47	Условия совместного осаждения металлов...................86
§	48.	Латунирование...........................................88
§	49.	Бронзирование...........................................89
§	50.	Покрытия сплавом олово—свинец...........................90
§	51	Покрытие сплавом олово — висмут..........................92
§ 52	Покрытие сплавами олово—цинк, олово — никель, оло-
во — кадмий, цинк — кадмий................................. 93
§	53	Осаждение магнитных сплавов...............................94
Глава	IX	Покрытие драгоценными металлами...................... .95
§	54	Назначение и область применения серебряных покрытий .	95
§	55	Серебрение стальных деталей для антифрикционных целей	98
§	56.	Твердое к контактное серебрение.99
§	57	Тускпение серебряных покрытий и методы борьбы с пим	99
§ 58	Область применения золочения. Состав ванн и режим ра-
боты .......................................................  100
§ 59.	Область применения платинирования. Состав ванн и ре-
жим работы....................................................102
§ 60.	Область применения палладированпя. Состав ванн и ре-
жим работы....................................................103
§ 61.	Область применения родирования Состав ванн н ре-
жим работы..................................................  104
Глава X. Оксидирование и фосфатирование черных металлов .	. 105
§ 62	Назначение и область применения оксидирования. Щелоч-
ное оксидирование.............................................105
§ 63	Бесщелочное оксидирование...............................107
§ 64	Назначение и область применения фосфатирования .	.	108
§ 65.	Состав растворов фосфатирования п режим работы .	.	109
Глава XI. Методы нанесения покрытий на алюминий и его сплавы 111
§ 66.	Процесс нанесения покрытий па алюминий и его сплавы . 111
§ 67.	Особенность и методы подготовки алюминия под покрытие 112
198
§ 68.	Технология покрытия алюминия и его сплавов	114
§	69	Анодное оксидирование алюминия.	Сущность процесса	и
область применения.........................................................................................Н5
§	70.	Состав электролитов анодирования	и	режим работы .	.	116
§	71.	Эматалированне........................119
§	72.	Твердое анодирование................120
§ 73.	Методы декоративной отделки алюминия. Химическое фре-
зерование алюминия...............................................................................................120
Глава	XII	Технологический процесс нанесения	гальванических по-
крытий .	.	.	123
§ 74	Требования ГОСТа к обозначению покрытий па чертежах 123
§ 75.	Последовательность операций подготовки поверхности пе-
ред покрытием .......................................................................................................124
§ 76	Технологический процесс механической подготовки поверх-
ности ...............................................................................................................125
§ 77.	Технология травления черных металлов. Особенности трав-
ления нержавеющей стали...............................................................................126
§	78.	Технология травления цветных металлов.............129
§ 79.	Технология одновременного травления и обезжиривания
поверхности...........................................................................................130
§	80	Электрохимическое и химическое полирование металлов	.	131
§ 81	Особенности технологического процесса покрытия впугрен-
пих поверхностей при хромировании.....................................................................135
§	82.	Способы промывки и просушивания деталей .	.	.	.137
§	83	Область применения гальванопластики .	.	.	.139
§	84	Выбор материала формы и технология се изготовления	.	139
§	85.	Способы нанесения разделительных и проводящих	слоев	141
§ 86.	Режим работы и состав электролитов для наращивания
металлов..............................................................................................143
§	87	Частные случаи гальванопластики...........................................................145
I § 88. Осаждение металлов в электровакуумных установках .	. 147
Глава XIII. Стандартизация и контроль качества продукции .	.	. 148
§ 89.	Государственная система стандартизации и се основные
задачи ..............................................................................................................148
§	90	Контроль качества продукции..................................................................................149
§	91	Метрологическая служба.......................................................................................150
§	92.	Виды дефектов и брака металлопокрытий.....................................................................151
§	93	Способы определения толщипы	покрытия...............152
§ 94,	Методы определения прочности сцепления и пористости
гальванических покрытий..............................................................................................155
§	95.	Коррозионная устойчивость гальванических покрытий	.	. 157
Глава	XIV.	Регенерация отработанных растворов............................................................................158
§	96.	Продолжительность использования электролитов .	.158
§	97.	Методы регенерации отработанных электролитов .	.	.160
Глава	XV.	Способы обезвреживания концентрированных вальваяиче-
ских растворов................................................................................................162
§ 98	Отработанные растворы, их свойства. Способы нейтрали-
зации кислых и щелочных растворов .	.	... 162
§ 99	Способы обезвреживания цианистых растворов	163
§ 100.	Способы обезвреживания хромосодержащих растворов . 165
Глава XVI Обезвреживание сточных вод ...	... 166
§ 101	Сточные воды гальванического производства и их свойства 166
§ 102.	Технологическая схема обезвреживания цианистых сточ-
ных вод..............................................................................................................167
§ 103.	Технологическая схема обезвреживания хромовых сточ-
ных вод..............................................................................................................169
§ 104.	Технологическая схема нейтрализации кислотно-щелочных
сточных вод.........................................................................................................171
199