Файл: Андрющенко Ф.К. Пирофосфатные электролиты.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 07.04.2024

Просмотров: 59

Скачиваний: 2

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

кой желатины в количестве 1 г/л увеличивается содер­

жание

олова в сплаве. При плотности тока, равной

3 а/дм2,

25 мк осаждается за 30 мин.

С п л а в

Эп — Со

осаждается

из пирофосфатного

раствора (электролит № 4, табл. 24)

с содержанием оло­

ва в сплаве

13— 100%

[68]. При введении в электролит

хлористого никеля можно получить тройной сплав Бп — N1 — Со.

СПЛАВЫ НИКЕЛЯ, ЦИНКА, ЖЕЛЕЗА И КОБАЛЬТА

В целях повышения коррозионной стойкости и твер­ дости цинковых покрытий применяется легирование цин­ ка никелем.

При 12—28% -ном содержании никеля в сплаве микро­ твердость покрытия в 6—7 раз выше микротвердости цинка. Покрытие с высоким содержанием никеля явля­ ется катодным по отношению к стали и может служить защитным покрытием только при условии беспористости.

С п л а в 2 п — N1 Рама Чар [66] предлагает осаж­ дать в электролите, состав и режим работы которого при­ ведены в табл. 26, 27 (электролит № 1). От цианистого и аммиакатного электролитов для осаждения сплава 2п — № пирофосфатный электролит отличается высокой рассеивающей способностью, более высокими катодными плотностями тока и хорошей устойчивостью. Микротвер­ дость сплава составляет до 450 кГ/мм2 по Виккерсу.

Никель вводится в электролит в виде хлорида, цинк в виде пирофосфата. Материалом анодов служат сплав 2п — № или чистые металлы N1 и 2п. При этом надо учитывать, что растворение никелевых анодов происхо­ дит со 100%-ным выходом по току, а цинковых ано­ дов— с 75%-ным. Плотность тока влияет на состав сплава лишь в области более низких значений при осаж­ дении сплавов с большим содержанием цинка.

60

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т аблица

26

Состав пирофосфатных электролитов для осаждения сплавов

 

 

никеля,

цинка

и

железа,

г/л

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Номер электролита

 

 

 

Компонент

 

 

 

1 [«¡1

2 1'51

3

176]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N1 в п е р е с ч е т е

н а м е т а л л и ч е с к и й

17,6

17,6

 

____

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Zn в п е р е с ч е т е

н а

м е т а л л и ч е с к и й .

19,6

 

19,6

К4Р2О7

в п е р е с ч е т е н а

Р2С>7.

260,6

174,0

174,0

№С12 -6Н20 ...........................................

 

 

 

 

 

 

71,4

 

 

...........................................РеС1з •6Н20

 

 

 

 

 

 

27,0

27,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

И е в п е р е с ч е т е

н а

м е т а л л и ч е с к о е

 

5,6

 

5,6

 

^ПзРгО?.........................................................

 

 

 

 

 

 

 

56,4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тиблица

27

Режим работы пирофосфатных электролитов для осаждения

 

 

 

сплавов

никеля, цинка

и

железа

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Номер электролита

 

 

 

Показатель

 

 

 

1

(661

2 175)

3

[76]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p H .................................................................

 

С

 

 

 

 

 

9,0

8,3

9,5

 

Температура,

 

 

 

 

 

60

60

60

 

Катодная плотность тока при пере­

 

 

 

 

 

 

мешивании, а/дм2

............................

 

 

 

0 ,2 5 -1 5

0,35—3,5

0,35-8,4

Анодная плотность тока, а/дм2

 

0,09—0,9

 

 

Катодный выход по току, %

% •

9—49

32-41

 

 

 

Содержание никеля в сплаве,

21—84-

 

 

 

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

С п л а в ы

Ре — N 1

и

N¡ - 7 - Со обладают хороши­

ми магнитными свойствами, повышенной твердостью и высоким сопротивлением механического износу. Сплав КЧ — Со применяется для изготовления матриц при прес­ совании пластмасс, деталей счетно-вычислительных и

61


звукозаписывающих устройств, дли покрытий стереоти­ пов в полиграфии.

Сплав Ие — № тина пермаллой с высокой магнитной проницаемостью и низкой коэрцитивной силой исполь­ зуется в радиотехнике и приборостроении, где необходи-

Рис. 27. Кривые зависи­

Рнс. 28. Кривые катодной по­

мости

состава сплава

ляризации при осаждении спла­

Ре—N1 от катодной плот

ва Ре—N1 при температурах:

пости

тока и

температу­

7 — 80°; 2 — 70°; Я — 60°;

4 — 50°;

ры:

 

 

2 — 50°;

2 — 60°; 4

5 — 40° С.

 

1 — 40°;

мы сплавы. Кроме

того,

70°: 5 — 80° С.

 

сплав Ре—N1 может быть применен для защиты деталей от коррозии взамен нике­ левого покрытия при условии, что содержание железа в сплаве не превышает 40% [43].

Основным недостатком хлоридно-сульфатного элек­ тролита для осаждения сплава Ре — № является боль­ шая хрупкость получаемых покрытий и недостаточная адгезия (осадки растрескиваются и отслаиваются). Из пирофосфатного электролита получают блестящие глад­ кие осадки сплава Ре — № с хорошим сцеплением с ос­ новой при содержании никеля в сплаве от 4 до 87%.

Электролиз рекомендуется вести в электролите (см. табл. 26, 27). Состав сплава зависит от температуры

62

раствора (рис. 27). С повышением температуры содер» жание никеля в покрытии возрастает. При подогреве электролита поляризационные кривые сдвигаются в сто­ рону электроположительных значений (рис. 28).

Выход

сплава

по

току

 

 

 

увеличивается с возрастани­

 

 

 

ем плотности

тока

и

pH

 

 

 

(рис. 29). Добавка цитрата

 

 

 

аммония

в

этом

по

случае

 

 

 

уменьшает

выход

току,

 

 

 

поэтому введение ее в пиро­

 

 

 

фосфатный электролит

для

23

П2

осаждения

сплава

Ре — N1

 

 

Ак,Ф”2

не рекомендуется.

 

 

 

Рис. 29. Кривые зависи­

Сплав

№ — Со

можно

мости катодного

выхода

осадить из сульфатных, хло­

по току от плотности то­

ристых и

борфтористоводо-

ка, pH и добавок цитра­

родных электролитов, а Ие—

та аммония при осажде­

N1 — из сульфатных

и

хло­

нии сплава Ре—Ни

1 — рН=8,3 с

добавкой 20 г!л

ристых. Рама

Чар

[74,

75]

цитрата аммония;

2 — рН-=

рекомендует пирофосфатные

= 7-.-2; 3- - pH” 8,3; 4 —

 

 

рН=9,2

электролиты.

 

 

 

 

 

 

 

Характеристики пирофосфатного и хлоридно-сульфат-

ного электролитов для осаждения сплава N1 — Со можно

сравнить

по

табл.

28,

29

[75].

 

 

В пирофосфатном электролите сплав осаждается при меньшей концентрации никеля, однако покрытие полу­ чается того же состава, что и при осаждении в хлорид- но-сульфатном электролите.

Пирофосфатный электролит •отличается более высо­ кой рассеивающей способностью, высоким выходом по току, устойчивостью и простотой контроля. Скорость осаждения покрытия значительно больше, чем в хлоридносульфатиом электролите.

63


Т аблица 2S

Состав пирофосфатного и хлоридносульфатного электролитов для осаждения сплава Ni — Со, г/л

 

Электролит

Компонент

пирофосфат-

хлоридно-

 

 

ный

сульфатный

NiCIs •6Н20 ..........................................

71,4

45

NiS04 •7Н20 ..........................................

24,0

СоС12 •6Н20 ..........................................

23,8

C0 SO4 6 Н20 ..........................................

--.

15

P2O Î .........................................................

174

Цитрат а м м о н и я ...................................

20

Ni в пересчете на металлический .

17,6

61,55

Со в пересчете на металлический .

5,9

3,37

Формиат н а т р и я ...................................

35

...................................................Н3 ВО3

30

 

 

(NH4)2S 0 4 ..................................................

2,5

Формальдегид...........................................

1

Рис. 30. Кривые катодной поляризации при осажде­ нии сплава Со—N1:

( / - 8 0 е; 3 - 6 0 ° ;

5 — 40° С);

Со

(?), № (4).

Выделение никеля, кобаль­ та и сплава N1 — Со из пиро­ фосфатных электролитов со­ провождается большой поля­ ризацией (рис. 30). Подогрев электролита смещает поляриза­ ционные кривые в сторону элек­ троположительных значений.

При соблюдении оптималь­ ных условий выход сплава по току высок. На величину выхо­ да по току большое влияние оказывают плотность тока, pH электролита и интенсивность перемешивания.

64


 

 

 

 

 

 

 

Т аблица 29

Режим работы пирофосфатного и хлоридно-сульфатного

 

электролитов осаждения

сплава N1 — Со, г/л

 

 

 

 

 

 

 

Электролит

 

Показатель

 

 

 

пирофосфат­

хлоридно-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ный

сульфатнмй

p H ................................................................

 

 

 

 

 

9,3

3,7

Температура, °

С ....................................

 

 

 

60

60

Удельное сопротивление, ом ■см

.

4,65

10,08

Напряжение, в

....................................

 

 

 

1,1—2,3

0,7—2,1

Перемешивание,

об1мин . . .

.

0

800

Катодная плотность тока, а/дм2

.

0 ,7 5 -8 ,4

0 ,3 5 -8 ,4

Анодная плотность тока, а/дм2

 

0,1—2,1

0,1—2,1

Катодный выход по току, %

 

63—99

57—73

Анодный выход

по току, °/о .

 

87

98

Рассеивающая

способность

по

Тар-

 

*

даму, %

..................................................

 

 

 

 

0,0316

0,0139

Содержание N1 в покрытии, %

 

69—74

69—75

Время

осаждения

12,5

мк

при

 

16

2,8 а!дм2,

м и н ...........................................

 

 

 

 

10

При понижении pH выход по току падает, а при пере­

мешивании электролита (кривая /,

1200 об/мин), и уве­

личении плотности тока — возрастает (рис. 31).

Состав сплава зависит от pH, присутствия цитрата аммония и перемешивания (кривая 6, при 1200 об/мин) электролита (рис. 32).

Чем выше водородный показатель, тем больше содер­ жание никеля в сплаве. Это подтверждается кривыми катодной поляризации, представленными на рис. 33.

65


С п л а в ы Ъ п — Ре рекомендуются как защитные и антифрикционные покрытия. Однако Н. Т. Кудрявцев [19] утверждает, что электролитический сплав Ъп — Ре обла-

Рис. 31. Кривые зависи­ мости катодного выхода по току от плотности то­ ка, pH электролита при осаждении сплава Со—N1:

I

— рН = 10,1; 2

— рН = 8,3;

3

p H — 9,3; -/ —

pH-10,1.

Рис. 32. Кривые зависимости состава Со — N1 от катодной плотности тока, pH электроли­ та, концентрации цитрата ам­ мония:

/

без

цитрата

аммония, рН=9,3;

2

прн цитрате аммония 5 г / л , рН =

=9,3; 3

при цитрате аммония 20 г ! л ,

рН = 8,3;

4 — то

же,

рН=9,3; 5 — то

же,

pH = 10,1; 6

то

же, рН=9,3.

дает повышенной хрупкостью и не отличается коррозион­ ной стойкостью.

Покрытия сплавом 2п — Ре, получаемые из сульфат­ ных электролитов, обладают большими внутренними на­ пряжениями, причем на состав сплава резко влияют колебания pH и плотности тока. Рама Чар [76] предла­ гает применять пирофосфатный электролит, в котором при высоких плотностях тока состав сплава практически постоянен (электролит № 3, см. табл. 26, 27). В рабо­ чих условиях концентрации компонентов и pH электро­

лита не

изменяются.

также осаждаются из пирофос­

С п л а в ы Ие — Со

фатных

электролитов

[78, 79, 80]. Получены осадки

с хорошей адгезией. Рассеивающая способность электро­

66