/
Text
A. M. ЯМПОЛЬСКИМ
В. А. ИЛЬИН
КРАТКИЙ
СПРАВОЧНИК
ГАЛЬВАНОТЕХНИКА
ТРЕТЬЕ ИЗДАНИЕ,
ПЕРЕРАБОТАННОЕ
И ДОПОЛНЕННОЕ
ЛЕНИНГРАД «МАШИНОСТРОЕНИЕ»
ЛЕНИНГРАДСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ
1981
ББК 34.663я2
Я57
УДК 621.357(031)
Рецензент канд. хим. наук Г. К. Буркат
Ямпольский А. М., Ильин В. А.
Я57 Краткий справочник гальванотехника. — 3-е
изд., перераб. и доп.—Л.: Машиностроение, Ленингр.
отд-ние. 1981. — 269 с., ил.
В пер.: 90 коп.
В справочнике изложены основные сведения по технологическим
процессам получения металлических и неметаллических покрытий,
о применяемых материалах и оборудовании. Описаны способы подго-
товки поверхности деталей перед покрытием и приведены необходимые
в повседневной деятельности мастеров, цеховых технологов и техниче-
ских служб предприятий данные по нормированию расхода материа-
лов и технике безопасности. Подробно описаны всевозможные виды
покрытий.
По сравнению со вторым изданием (1972 г.) все главы переработаны
с учетом новых процессов и способов обработки, появившихся за по-
следние годы, и введены новые главы, отражающие процессы металли-
зации диэлектриков и изготовления печатных плат.
Справочник предназначен для инженерно-технических работни-
ков гальванических цехов и заводских лабораторий.
Я So-81 П3~81- 2704070000
ББК 34.663я2
6П4.52 (083)
© Издательство «Машиностроение», 1981 г.
ПРЕДИСЛОВИЕ
Применение металлических (гальва-
нических) покрытий является одним из наиболее распро-
страненных методов защиты изделий от коррозии в маши-
ностроении и приборостроении. Качество металлических
покрытий во многом определяет качество изделий, их
долговечность, работоспособность и надежность в эксплуа-
тации.
Гальванические покрытия служат не только средством
защиты от коррозии, но также и способом повышения
износостойкости деталей, электропроводности и других
важных свойств поверхности.
Гальванические процессы осуществляются в цехах
защитных покрытий, в которых трудятся десятки тысяч
рабочих, техников и инженеров. Повышение технического
уровня цехов защитных покрытий, внедрение современ-
ных технологических процессов и средств автоматизации
будут способствовать повышению эффективности труда
гальванотехников и значительному увеличению производи-
тельности труда.
Авторы настоящего справочника стремились возможно
полнее представить необходимые сведения, отражающие
передовой производственный опыт гальванических цехов и
участков, а также последние достижения в гальвано-
технике.
Главы 1—6, 9, 12—16 составлены В. А. Ильиным,
главы 7, 8, 10, 11 —|А. М. Ямпольским].
Все замечания и пожелания по справочнику просим
направлять по адресу: 191065, Ленинград, Д-65, ул. Дзер-
жинского, 10, ЛО издательства «Машиностроение».
1»
Глава 1
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
1. ОСНОВНЫЕ ХИМИЧЕСКИЕ
И ФИЗИЧЕСКИЕ КОНСТАНТЫ
В практической деятельности галь-
ванотехнику необходимо выполнять несложные расчеты
для определения количества расходуемых материалов,
концентрации растворенных в воде веществ, толщины
металлических покрытий,- а также расчеты, связанные
с эксплуатацией оборудования.
В табл. 1 даны атомные номера, валентность и атом-
ные массы элементов, в табл. 2 — физические константы
Таблица 1. Атомные номера, валентность
и атомная масса элементов
Элемент Символ Атомный номер Валент- ность Атомная масса
Азот N 7 3; 5 14,00
Алюминий А1 13 3 26,98
Барий Ва 56 2 137,33
Бериллий Be 4 2 9,01
Бор В 5 3 10,81
Бром Вг 35 1; 3 79,90
Ванадий V 23 3; 5 50,94
Висмут Bi 83 3; 208,98
Водород Н 1 1 1,00
Вольфрам W 74 6 183,85
Железо Fe 26 2; 3 55,85
Золото Au 79 i; з 196,92
Индий In 49 3 114,82
Йод I 53 i; з 126,90
Иридий Ir 77 5; 7 192,22
Кадмий Cd 48 2 112,41
Калий К 19 1 39,09
Кальций Ca 20 2 40,08
Кислород О 8 2 15,99
Кобальт Co 27 2; 3 58,93
Кремний Si 14 4 28,08
Магний Mg 12 2 24,30
Марганец Mn 25 2; 4; 54,93
6; 7
Мышьяк As 33 3; 5 74,92
Медь Cu 29 1; 2 63,54
4
Продолжений табл. 1
| Элеме нт Символ Атомный иомер Валент- ность Атомная масса
Молибден Мо 42 3; 6 95,94
Натрий Na 11 1 22,98
Никель Ni 28 2; 3 58,70
Олово Sn 50 2; 4 118,69
Палладий Pd 46 2; 4 106,40
Платина Pt 78 2; 4 195,09
Рений Re 75 4; 6; 7 186,21
Родий Rh 45 3 102,91
Ртуть Hg 80 1; 2 200,59
Рутений Ru 44 3; 4; A- 8 101,07
Свинец Pb 82 2; 4 207,20
Селен Se 34 2; 4 78,96
Сера S 16 2; 4; 6 32,06
Серебро Ag 47 1 107,87
Стронций Sr 38 2 87,62
Сурьма Sb 51 3; 5 121,75
Тантал Ta 73 5 180,98
Титан Ti 22 3; 4 47,90
Углерод C 6 2; 4 12,01
Уран U 92 4; 6 238,02
Фосфор P 15 3; 5 30,97
Фтор F 9 1 18,99
Хлор Cl 17 1; 5; 7 35,45
Хром Cr 24 2; 3; 6 51,99
Цннк Zn 30 2 65,38
Таблица 2. Физические константы металлов
Металл Плот- ность, г/см3 Тем- пера- тура плав- ления, К Удельное электри- ческое сопротив- ление. Ом-мм Удельная тепло- емкость, ДжДкг-К) Тепло- провод- ность, Вт/м • К) Коэффи- циент линейного расши- рения а-10е, К”1
Алюминий 2,70 931 0,028 900,1 221,90 23,1
Бериллий 1,82 1558 0,059 2177,0 159,10 12,0
Ванадий 5,90 1993 0.190 502,4 — 7,8
Висмут 9,87 544 1,010 125,6 8,37 12,0
Вольфрам 19,30 3653 0,050 134,0 159,10 4,5
Железо 7,86 1083 0,097 452,1 72,85 12,5
Золото 19,30 1336 0,023 129,8 314,01 14,2
Надий 7,31 429 0,084 234,4 23,87 41,7
Иридий 22,60 2727 0,050 129,8 58,62 6,6
5
Продолжение табл. 2
Металл Плот- ность, г/см3 Тем- пера- тура плав- ления, К Удельное электри- ческое сопротив- ление. Ом-мм Удельная тепло- емкость, Дж/(кг«К) Тепло- провод- ность, Вт/(м- К) Коэффи- циент линейного расши- рения аЛ0«, К"1
Кадмий 8,64 594 0,076 230,3 92,95 31,0
Кобальт 8,83 1765 0,062 389,3 71,18 12,3
Магний 1,74 923 0,045 1017,0 171,66 26,0
Марганец 7,30 1520 1,850 505,6 50,24 22,0
Медь 8,93 1356 0,017 385,2 319,50 16,5
Молибден 10,20 2895 0,052 247,0 146,50 5,3
Никель 8,90 1725 0,068 448,0 90,00 12,5
Олово 7,28 505 0 115 226,1 67,00 23,0
Палладий 12,00 1828 0,109 286,1 67,00 10,6
Платина 21,45 2047 0,098 134,0 71,18 8,9
Рений 20,90 3443 0,198 138,1 4,0
Родий 12,44 2239 0,043 247,0 87,92 9,0
Рутений 12,30 2773 0,076 230,3 — 10,0
Свинец 11,34 600 0,207 129,8 35,59 28,0
Серебро 10,50 1233 0,016 234,4 418,70 19,2
Сурьма 6,67 903 0,386 209,3 18,84 10,8
Тантал 16,60 3273 0,144 159,1 54,43 6,5
Титан 4,59 2093 0,800 473,1 37,68 8.5
Хром 7,90 2163 0,039 460,5 272,10 6,6
Цинк 7,13 692 0,055 385,2 125,60 35,0
металлов. В табл. 3—7 представлены зависимости между
концентрацией и плотностью растворов некоторых
веществ.
Концентрация растворенных в воде веществ выражается
одним из следующих способов:
1) числом грамм-эквивалентов вещества N, растворен-
ных в 1 л раствора (нормальность);
2) числом граммов вещества С, растворенного в 1 л
раствора, г/л;
3) числом граммов вещества р, растворенного в 100 г
раствора, %.
Пересчет концентрации р, выраженной в %, на коли-
чество граммов в литре производится по формуле
Сг/Л== pd-10,
где d — плотность, г/см3.
6
Таблица 3. Соотношение плотности и концентрации
водных растворов кислот мри 293 К
Плот- ность, г/см8 Концентрация, %
Соля- ная Азот- ная Сер- ная Фосфор-- пая Плави- ковая Уксусная Хромо- i вая
1,00 0,36 1,33 0,26 0,30 0,35 1,20 0,45
1,01 2,36 2,16 1,73 2,15 3,0 8,14 1,9
1,02 4,39 3,98 3,24 4,00 5,2 15,40 2,3
1,03 6,43 5,78 4,75 5,84 8,0 23,10 4,0
1,04 8,49 7,53 6,24 7,64 10,1 31,06 6,5
1,05 10,52 9,26 7,70 9,43 14,8 40,20 7,4
1,06 12,51 10,97 9,13 11,19 17,6 53,40 8,0
1,07 14,50 12,65 10,56 12,92 20,0 80,00 9,5
1,08 16,47 14,31 12,00 14,60 22,9 — Н,2
1,09 18,43 15,95 13,36 16,26 25,0 — 12,0
1,10 20,40 17,60 14,70 17,87 30,0 — 12,6
1,11 22,33 19,19 16,08 29,46 33,2 — 14.0
1,12 24,25 20,80 17,43 21,03 36,0 — 15,8
1,14 28,18 23,94 20,13 24,07 43,0 — 18,4
1,16 32,14 27,00 22,60 27,05 -— — 19,6
1,17 34,20 28,50 24,00 28,51 — — 22,3
1,18 36,23 30,00 25,20 30,00 — — 23,1
1,19 38,32 31,47 26,50 31,35 —- —— 23,8
1,20 — 32,94 27,70 32,75 — 24,0
1,25 — 40,58 33,82 39,49 — — 30,0
1,30 — 48,42 39,70 45,88 34,5
1,40 — 67,00 50,50 57,54 — — 44,0
1,45 — 79,43 55,45 62,98 — — 46,2
1,50 — 96,73 60,17 68,10 — — 50,0
1,60 —- — 69,09 77,60 — 64,5
1,70 — — 77,63 86,38 — — 65,2
1,80 — — 87,70 94,57 — — —
Таблица 4. Соотношение плотности и концентрации
водных щелочных растворов при 2S3 К
Плотность, г/см8 Концентрация, %
Едкий натр Едкое кали Углекислый натрий
1,01 1,04 1,295 1,14
1,03 2,84 3,48 3,05
1,05 4,65 5,66 4,98
1,08 7,38 8,89 7,85
7
Продолжение табл. 4
Плотность i Концентрац и я, %
Едкий натр Едкое кали Углекислый натрий
1,100 9,19 11,03 9,75
1,13 11,92 14,19 12,52
1,15 13,73 16,26 14,35
1,20 18,25 21,38 17,90
1,25 22,82 26,34 —
1,30 27,41 31,15 —
1,35 32,10 35,82 —
1,40 36,99 40,37 —
1,45 42,07 44,79 —
1,50 47,33 49,10 —
Таблица 5. Соотношение плотности и концентрации
растворов аммиака при 283 К
ПЛОТНОСТЬ; г/см3 Концентрация, % Плотность, г/см3 Концентрация, %
0,998 0,046 0,942 14,29
0,996 0,51 0,940 14,88
0,994 0,98 0,936 16,06
0,992 1,43 0,934 16,65
0,990 1,89 0,930 17,85
0,988 2,35 0,928 18,45
0,984 3,30 0,926 19,06
0,982 3,78 0,924 19,67
0,980 4,27 0,920 20,88
0,978 4,76 0,918 21,50
0,974 5,75 0,916 22,12
0,972 6,25 0,914 22,75
0,970 6,75 0,910 24,03
0,968 7,26 0,908 24,68
0,964 8,29 0,904 26,00
0,962 8,82 0,900 27,33
0,958 9,87 0,894 29,33
0,956 10,40 0,890 30,68
0,954 10,95 0,886 32,09
0,950 12,03 0,882 33,59
0,946 13,14 0,880 34,35
8
Таблица 6. Плотности и концентрации
иекоторых продажных материалов
Материал Плотность, г/см8 Концентрация, %
Аммиак водный концентрирован- ный Азотная кислота «крепкая» Борфтористоводородная кислота Кремнефтористоводородная кис- лота Серная кислота Соляная кислота Уксусная кислота ледяная Фосфорная кислота Фтористоводородная кислота 0,901—0,907 1,372—1,405 1,285—1,286 1,243 1,83—1,835 1,174—1,188 1,05 1,713 1,116 25,0—27,0 56,0—68,0 40,0—42,0 27,0 93,56—95,6 35,0—38,0 99,8 87,5 35,0
Таблица 7. Концентрация растворов некоторых солей
в зависимости от плотности при 293 К
Сернокислая медь Сернокислый никель Сернокислый цинк
Плотность, г/см3 Концен- трация, % Плотность, г/см3 Концен- трация, % Плотность, г/см8 Концен- трация, %
1,009 1 1,009 1 1,019 2
1,019 2 1,020 2 1,040 4
1,040 4 1,042 4 1,062 6
1,062 6 1,063 6 1,084 8
1,084 8 1,085 8 1,107 10
1,107 10 1,109 10 1,131 12
1,131 12 1,133 12 1,155 14
1,154 14 1,158 14 1,180 16
1,180 16 1,183 16
1,206 18 1,209 18
Пересчет концентрации N, выраженной в нормальности,
на количество граммов в литре производится по формуле
г _ NM
Ьг/л — ,
где М — молекулярная масса; z — валентность.
В табл. 8 представлены данные о процентном содержа-
нии металлов в их солях для наиболее часто применяемых
в гальванотехнике веществ.
9
Таблица 8. Металл в пересчете на его соль
Металл Соль металла f Химическая формула Количе- сто о металла, %
Медь Купорос медный CuSO4- 5Н2О 25
» Медь цианистая CuCN 71
Никель Никель сернокислый NiSO4-7H2O 21
Цинк Цинк сернокислый ZnSOr7H2O 23
» Цинка окись ZnO 81
» Цинк цианистый Zn(CN)2 56
Хром Ангидрид хромовый CrO3 52
Кадмий Кадмия окись CdO 43
Олово Олово сернокислое SnSO4 55
» » двух лор истое SnCJ2-2H2O 53
Свинец Свинец углекислый 2PbCO3-Pb(OH)2 81
ОСНОВНОЙ
» Свинца окись PbO 93
Серебро Серебро азотнокислое AgNO3 63
Золото Дицианаурат калия KAu(CN)2 68
2. КОРРОЗИЯ
И ВИДЫ ЗАЩИТНЫХ ПОКРЫТИЙ
Коррозией называется процесс раз-
рушения металлов при их химическом, электрохимичес-
ком или биохимическом взаимодействии с окружающей
средой.
Процесс коррозии сопровождается окислением металла
и превращением его в различные химические соединения
(окислы, гидроокиси, карбонаты и т. п.).
Черные металлы — углеродистая сталь, чугуны — наи-
более интенсивно подвергаются коррозии, тогда как мно-
гие цветные металлы и легированные стали весьма устой-
чивы в атмосферных условиях и агрессивных средах.
Характеристика групп условий эксплуатации изделий
представлена в табл. 9.
Количественно скорость коррозии можно выразить
массовым показателем К, который определяет количество
растворившегося металла с единицы поверхности за
установленный период времени, например 0,4 г/(м2-ч).
ГОСТ 13819—68 предусматривается оценка скорости
коррозии глубинным показателем коррозии П, выражаю-
щим глубину коррозионного поражения в единицу вре-
Таблица 9. Группы условий храпения
и эксплуатации изделий
Группа условий эксплуатации Условия хранения и эксплуатации Температура воздуха, К
Название Обозна- чение
Легкая л Отапливаемые и вентилируе- мые помещения, склады 274—313
Средняя с Помещения без регулируе- мых климатических условий с большими колебаниями темпе- ратуры и влажности воздуха 223—313
Жесткая Ж Открытые площадки, навесы в районах с умеренным и хо- лодным климатом. Помещения без регулируемых климатиче- ских условий в районах с тро- пическим климатом 223—323
Особо жесткая ож Открытые площадки в райо- нах с любым климатом, вклю- чая тропический, с большими колебаниями температуры и влажности 223—333
мени. Зависимость между величинами П и К определяется
формулой
/7 = 8,76—,
где К — массовый показатель, г/(м2-ч); у— плотность
металла, г/см3.
ГОСТ 13819—68 рекомендована 10-балльная шкала
коррозионной стойкости металлов, приведенная в
табл. 10.
Относительная оценка коррозионной устойчивости не-
которых металлов в различных средах дана в табл. 11.
Коррозия, как правило, протекает неравномерно и
часто носит местный (точечный) или межкристаллитный
характер. Коррозионное разрушение происходит обычно
на участках поверхности, имеющих неоднородную струк-
11
Таблица 10. Десятибалльная шкала
коррозионной стойкости металлов
Группа стойкости Глубинный пока- затель коррозии, мм/год Балл
Совершенно стойкие Менее 0,001 1
Весьма стойкие 0,001—0,005 2
0,005—0,01 3
Стойкие 0,01—0,05 4
0,05-!-0,1 5
Пониженно-стойкие 0,1—0,5 6
0,5—1,0 7
Малостойкие 1,0—5,0 8
5,0—10,0 9
Нестойкие Более 10,0 10
Таблица 11. Оценка коррозионной устойчивости
металлов в различных средах (растворах)
Металл Влажный воз- дух, не содер- жащий солей Морская вода NaOH H2SO4 HCI HNO6
& Ч К о « X к К сз к Оч О 5 Ч к О с-3 X к К <Я и СА О KL О ч к О оз X К К и и СА О ч о ч к о и X к К и S’ к о t-
Углеродистая сталь Нержавеющая сталь Алюминий Бронза Хром Никель Цинк Медь Латунь Свинец Олово Серебро Золото Платина 2 4 3 3 4 4 4 2 2 4 4 4 4 4 2 4 2 3 4 4 2 2 2 3 4 4 4 4 4 4 1 3 4 3 1 4 3 2 2 4 4 4 4 4 1 2 4 2 1 3 2 1 1 4 4 4 1 2 2 2 3 1 1 2 2 4 1 4 4 4 1 2 1 1 3 1 1 1 1 3 1 3 4 4 1 2 1 2 1 1 1 2 2 3 1 4 4 4 1 2 1 1 1 1 1 1 1 2 1 3 4 4 1 4 3 1 4 1 1 1 1 1 1 2 4 4 1 2 3 1 4 1 1 1 1 1 1 1 4 4
Условные обозначения: 1—разрушается, растворяется;' 2—корро- дирует; 3 — медленно корродирует; 4 —• стоек.
12
туру или характеризующихся наличием разнородных
частиц, например частиц феррита и цементита в углеро-
дистых сталях.
На скорость коррозии оказывают большое влияние
состав среды, ее электропроводность, а также электродные
потенциалы металлов или каких-либо частиц, находящихся
в контакте с металлами. Электродный потенциал возникает
на металле каждый раз, как только металл попадает
в жидкую электропроводную среду, т. е. в воду, в которой
растворены какие-либо вещества (соли, кислоты, щелочи).
В результате перехода металла в раствор в виде ионов
или же адсорбции металлом ионов из раствора металл
приобретает электрический заряд, обусловливающий воз-
никновение на нем электрического потенциала.
Для оценки свойств металла, определяющих его поведе-
ние в процессах коррозии, можно пользоваться значением
стандартного электродного потенциала,, т. е. потенциала,
который возникает при погружении металла в раствор
его соли, содержащей один грамм-ион данного металла
в литре раствора.
Значения стандартных электродных потенциалов при-
ведены в табл. 12.
Таблица 12. Стандартные электродные потенциалы
металлов в водных растворах при 298 К
Металл Электрод Потенци- ал, В Металл Электрод Потенци- ал, Б
Калий к/к+ —2,92 Кобальт Со/Со2+ —0,28
Барий Ва/Ва2+ —2,90 Никель Ni/Ni2+ —0,25
Кальций Са/Са2+ —2,87 Олово Sn/Sn2+ —0,14
Натрий Na/Na+ —2,71 » Sn/Sn4+ +0,007
Магний Mg/Mg2+ —2,36 Свинец Pb/Pb2+ —0,13
Алюминий А1/А13+ — 1,66 Водород 1/2H2/H+ 0,00
Титан Ti/Ti2+ —1,63 Висмут Bi/Bis+ +0,21
» Ti/Ti3+ —1,21 Сурьма Sb/Sb3+ +0,24
Марганец Мп/Мп2+ —1,18 Медь Cu/Cu2+ +0,34
Хром Cr/Cr2+ —0,91 » Cu/Cu+ +0,52
» Cr/Cr3+ —0,74 Ртуть 2Hg/Hg+ +0,79
Цинк Zn/Zn2+ —0,76 Hg/Hg2+ +0,85
Железо Fe/Fe2+ —0,44 Серебро Ag/Ag+ +0,80
» Fe/Fes+ —0,037 Палладий Pd/Pd2+ +0,99
Кадмий Cd/Cd2+ —0,40 Платина pt/pt2+ + 1,88
Индий In/In3+ —0,34 Золото Au/Au3+ + 1,50
» Au/Au+ + 1.69
13
При контакте двух различных металлов в жидкой
электропроводной среде за счет возникающей разности
электродных потенциалов создается гальванический эле-
мент (гальванопара), схематически представленный на
рис. 1.
Если оба металла соединить проводником, по которому
электроны перемещаются от более отрицательного элект-
рода к менее отрицательному (от Ме2 к Ме2), как показано
на рис. 1 стрелкой, то первый металл начнет растворяться
вследствие непрерывного перехода его в раствор в виде
Раствор!
Рис. 1. Гальванический элемент
ионов. Растворимый электрод называют анодом, роль
которого в гальваническом элементе выполняет отрица-
тельно заряженный электрод, в отличие от электролизной
ячейки, где под действием электрического тока от внеш-
него источника растворимым электродом (анодом) является
положительно заряженный электрод.
Анодное растворение металла в результате действия
гальванопары является одним из главных факторов,
ускоряющих процесс коррозии, поэтому в конструкциях
приборов, машин и различных сооружениях недопустимо
сопряжение металлов, обладающих значительной раз-
ностью потенциалов.
В табл. 13 приведены данные о допустимых и недопусти-
мых парах сопрягаемых металлов в конструкциях, рас-
считанных на эксплуатацию в жестких условиях. Знаком
«+» отмечены допустимые пары, а знаком «—» — недо-
пустимые.
При нанесении металлических покрытий на деталях
приборов и машин создаются сопряжения разнородных
металлов, и для обеспечения надежной защиты от корро-
зии деталей используют такое покрытие, которое в паре
с металлом детали будет служить анодом (анодное покры-
тие). Так, для стальных деталей анодными покрытиями
являются цинк, кадмий, алюминий, и в том случае, если
14
Таблица 13. Допустимые и недопустимые контакты между металлами
Металл Ag, Au, Pt, Pd Хро- мони- келе - вая сталь Хром Медь и ее спла- вы Ни- кель Олово и его спла- вы Титаи Хро- ми- стая сталь Угле- роди- стая сталь Кад- мий и ниик Алю- миний (окси- дпро- ван- ный) Алю- миний Маг- ний
Ag, Au, Pt, Pd + + -1- — + _ - —
Xp омон икелева я сталь I I + + + + + + + — — — — —
Хром + + + — + — + — — — — — —
Медь и ее сплавы + + — + + — + — — — — — —
Никель — + + + + + + + — — — — —
Олово и его сплавы — + — — + + + — — —— + — —
Титан + + + + + + + + — —, — — —
Хромистая сталь + + + — + — + — — — — —
Углеродистая сталь — — — — — — — — + + — — —
Кадмий и цинк —- — — — — — — — — + + — —
Алюминий (оксиди- рованный) — — *— — — + — — — + + + —-
Алюминий -— — — — — — — — — — + + —
Магний — +
в поры покрытия или б места его повреждения проникнет
влага и начнется коррозионный процесс, растворению
будет подвергаться не металл детали, а покрытие.
Существуют различные способы защиты изделий от
коррозии; к наиболее распространенным относятся защит-
ные покрытия: металлические, химические, лакокрасоч-
ные и эмалевые.
В зависимости от способа нанесения металлические
покрытия могут быть электролитические (гальванические),
горячие, диффузионные и т. п.
Гальванические покрытия получают посредством выде-
ления металлов из растворов их солей под действием
электрического тока. Покрываемые детали служат като-
дами, а анодом — вспомогательный электрод, подключен-
ный к положительному полюсу источника тока.
Химические покрытия представляют собой пленки опре-
деленного химического состава, которые образуются на
металле в результате воздействия на него химических
реагентов. Наиболее распространены оксидные и фосфат-
ные пленки.
3. ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ
ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
Плотность тока. Основным пара-
метром, характеризующим процесс электролиза, является
плотность тока на катоде DK или на аноде Da, представ-
ляющая собой отношение силы тока к площади электрода.
Плотность тока выражают в амперах на квадратный метр
(в данном справочнике применен ампер на квадратный
дециметр как наиболее употребительная единица).
В соответствии с законом Фарадея количество вещества,
выделившегося на катоде или растворившегося на аноде,
прямо пропорционально количеству прошедшего через
раствор электричества. Количество электричества может
быть выражено числом кулонов (1 Кл = 1 А-1 с). Для
выделения на катоде одного грамм-эквивалента любого
вещества необходимо пропускать через электролит
96 500 Кл, или 96,5 кКл.
Количество вещества, которое выделяется при про-
хождении через электролит единицы количества электри-
чества, называют электрохимическим эквивалентом.
В табл. 14 приведены значения электрохимических
эквивалентов некоторых веществ.
16
Таблица 14. Электрохимические эквиваленты
Химический элемент Ва- лент- ность Электрохи- мический эквивалент Химический элемент Ва- лент- ность Электрохи- мический эквивалент
мг/Кл г/(А. ч) мг/Кл г/(А-ч)
Алюминий 3 0,093 0,335 Никель 2 0,304 1,095
Висмут 3 0,720 2,600 Олово 4 0,307 1,107
Водород 1 0,010 0,038 » 2 0,615 2,214
Железо 3 0,193 0,694 Палладий 2 0,553 1,990
» 2 0,289 1,042 Платина 2 1,011 3,640
Золото 3 0,681 2,452 Родий 3 0,356 1,280
» 1 2,044 7,370 Свинец 2 1,074 3,865
Индий 3 0,399 1,429 Серебро 2 1,118 4,025
Кадмий 2 0,582 2,097 Сурьма 3 0,421 1,514
Кислород 2 0,083 0,298 Хлор 1 0,367 1,323
Кобальт 2 0,305 1,099 Хром 6 0,090 0,324
Марганец 2 0,285 1,025 » 3 0,180 0,648
Медь » 2 1 0,330 0,659 1,186 2,372 Цинк 2 0,339 1,220
Выход по току. На катоде кроме осаждения металла
происходят побочные процессы, к которым относятся:
выделение водорода, восстановление металлов до более
низкой валентности (Fe®* до Fe2+), а также восстановление
органических веществ, попавших в электролит. В резуль-
тате этого суммарное количество электричества, затрачи-
ваемое на выделение вещества, превышает количество
электричества, рассчитанное по закону Фарадея.
Это явление характеризуется коэффициентом полезного
использования тока, или выходом по току, который опре-
деляется отношением
п = 100 = ЮО,
<?п гпт
где </т, qn — количества электричества, теоретически (по
закону Фарадея) и практически расходуемые на единицу
продукта соответственно; тф, т.г — количества вещества,
фактически и теоретически выделившиеся на электроде
соответственно.
В гальванотехнике значение выхода по току определя-
ется отношением количества металла, осажденного на
катоде (катодный выход по току) или растворившегося на
17
аноде (анодный выход по току), к количеству металла,
рассчитанному по закону Фарадея.
Типовые расчеты при катодном выделении металлов.
В соответствии с законом Фарадея расчет толщины 6, мкм,
осаждаемого металлического покрытия производят по
формуле
g _ 3,6DK6,'li]7’
— у ’
где Dv — рекомендованная для данного электролита и его
температуры катодная плотность тока, А/дм2; С — элект-
рохимический эквивалент, мг/Дл; ц — выход по току, %;
Т — продолжительность процесса электролиза, ч; у —
плотность металла, г/см8.
Для расчета времени, необходимого для осаждения
покрытия заданной толщины 6, пользуются соотношением
Т =
3,6ЫКС1) °
Определение времени выдержки в гальванических
ваннах в зависимости от катодной плотности тока про-
изводят обычно по таблицам, помещенным в соответствую-
щих главах настоящего справочника. При ориентировоч-
ных определениях времени выдержки удобно пользоваться
данными табл. 15, где представлена скорость осаждения
покрытий для различных электролитов.
Таблица 15. Скорость осаждения покрытий
при плотности тока 1 А/дм2
Металл Тип электролита Выход по то- ку, % Скорость осаждения, ад км/ч
Цинк Кислый 96 17
» Цианистый 80 14
Кадмий Кислый 95 23
» Цианистый 90 22
Олово Кислый 90 27
» Щелочной 65 8
Медь Кислый 100 13
» Цианистый 60 16
Никель Кислый 98 12
Хром » 13 0,6
Свинец » 100 33
Серебро Цианистый 100 37
Золото » 70 13
Палладий Аммиачный 90 15
18
Сила тока на ванне устанавливается по формуле
где S — поверхность покрываемых деталей с учетом по-
верхности подвесочных приспособлений, составляющей
5—ю% от суммарной поверхности деталей, дм2.
Напряжение на ванне определяется с целью правиль-
ного выбора источника тока и для стационарных ванн
вычисляется по формуле
17 = (1 + ₽)[<ра-Фк + (!+«)
где |3 — коэффициент, учитывающий потери напряжения
на контактах покрываемых деталей с подвесочным при-
способлением; <ра, <рк — потенциалы анода и катода
соответственно, В; а — коэффициент, учитывающий по-
тери напряжения в электролите за счет газонаполнения;
1 — сила тока на ванне, A; R — сопротивление электро-
лита, Ом.
Расчет напряжения на ванне производится примени-
тельно к столбу электролита сечением 1 дма и длиной I,
равной расстоянию между анодом и катодом.
В этом случае вместо силы тока I принимается средняя
плотность тока £)ср, которая вычисляется как средне-
квадратичная из значений анодной и катодной плотностей
тока, т. е.
£)ср = 1/£),А-
Сопротивление электролита R, Ом, определяется из
соотношения
р _ __ I
SX 100х ’
где I — расстояние катод—анод, см; s — площадь сечением
в 1 дм2; % — удельная электропроводность, Ом"1 -см-1.
В табл. 16 представлены все необходимые для расчета
сведения и значения для наиболее распространенных элек-
тролитов, состав которых приведен в гл. 5—10.
Минимальное напряжение источника тока определя-
ется как сумма напряжений на клеммах ванны и потерь
Напряжения в токопроводных шинах, составляющих до
10%.
19
Таблица 16. Основные параметры гальванических ванн
Электролит Плот- ность тока, А/дм2 Потенциал, В Удельная элек- тропроводность, Ом"’-см-1 Коэффи- циенты
Як ° а «т< ^а а ₽
Хромирования 27,0 10,0 —0,80 4-1,80 0,60 0,20 0,10
Никелирования 1,0 0,5 —0,68 4-0,30 0,40 0,01 0,05
Цинкования: цианистый 1,0 1,0 —1,70 —1,20 0,20 0,10 0,04
цинкатный 2,0 1,0 —1,45 —1,50 0,30 0,02 0,04
аммиакатный 1,0 1,0 —1,40 —0,90 0,11 0,02 0,04
кислый 1,0 1,0 —0,78 —0,60 0,10 0,01 0,04
Кадмирования: цианистый 1,0 1,0 —1,60 —1,20 0,15 0,10 0,04
кислый 1.0 1.0 —0,48 —0,30 0,08 0,02 0,04
Меднения: кислый 1,0 1,0 4-0,25 4-0,35 0,50 0,00 0,02
цианистый 1,0 0,5 —1,50 —0,30 0,15 0,10 0,04’
Серебрения: цианистый 0,5 0,5 —0,70 4-0,10 0,05 0,01 0,02
род ан исто- 0,5 0,5 —0,60 4-0,80 0,17 0,01 0,02
синеродистый Золочения: цианистый 0,3 0,3 —1,40 +0,08 0,06 0,10 0,05
лимоннокис- 0,2 0,3 —0,90 4-1,оо — — —
лый Лужения: кислый 1,0 1,0 —0,50 4-0,15 0,20 0,01 0,03
щелочной 1,0 2,0 —1,50 -0,80 0,18 0,15 0,05
4. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ МЕТАЛЛА
ПО ПОВЕРХНОСТИ КАТОДА (ДЕТАЛИ)
Распределение металлического по-
крытия по поверхности деталей никогда не бывает равно-
мерным: на кромках и выступах толщина покрытия
значительно больше, чем во впадинах детали. В глубоких
пазах и отверстиях покрытия часто отсутствуют.
Неравномерность покрытия зависит от распределения
силовых линий электрического тока по профилю катода.
Распределение толщины покрытия соответственно распре-
делен-ию тока, обусловленному параметрами электролиз-
ной ячейки, называют первичным. Вследствие катодной
20
поляризации и снижением выхода по току с ростом плот-
ности тока фактическое распределение покрытия, которое
называется вторичным, более равномерно, чем первичное.
Способность электролита.улучшать распределение металла
по поверхности катода по сравнению с первичным распре-
делением называется рассеивающей способностью (PC).
Для экспериментального определения рассеивающей
способности используют электролизную ячейку Филда
(рис. 2) или ячейку Херринга и Блюма (рис. 3).
В первом случае рас-
сеивающую способность,
%, определяют по фор-
муле
PC — К~М 100
НС~Л'+Л1 —2 UU’
Рис. 3. Ячейка Херринга и Блюма:
1 — перфорированный аиод; 2 —
дальний катод; 3 — ближний катод;
Al, А2, АЗ — амперметры
Рис. 2. Ячейка Филда:
1 — анод; 2 — дальний катод;
3 — ближний катод; 4 —• изоли-
рующая перегородка
где К — первичное распределение, выраженное отноше-
нием расстояний от анода до дальнего и ближнего катодов,
т. е. К ~ lRH6\ М — вторичное, фактическое распределе-
ние металла, выраженное отношением масс металлов,
выделившихся на ближнем и дальнем катодах, т. е.
М - М6!Ма.
Во втором случае для определения рассеивающей
способности, %, пользуются формулой
РС= 100.
Л
Отношение Д' принимают равным пяти. Максимальная
рассеивающая способность достигается тогда, когда привес
металла на ближнем и дальнем катодах одинаков, т. е.
М = 1, и, следовательно, PC = 80%.
• Значения рассеивающей способности для некоторых
типовых электролитов приведены в табл. ,17.
21
Таблица 17. Рассеивающая способность элементов
(по Херрингу и Блюму)
Электролит PC, %
Хромирования Цинкования: кислый цианистый Меднения: кислый цианистый Никелирования Оловянирования: кислый щелочной Серебрения От —50 до —10 От —2 до —10 55—65 От 0 до 15 55—68 От 0 до 20 От 0 до 30 60—74 40—60
Под микрорассеивающей способностью понимают спо-
собность электролита образовывать равномерные осадки на
микрорельефе поверхности катода. Микрорассеивающую
определения микрорассеива-
ющей способности
способность выражают отноше-
нием толщин покрытий на раз-
личных участках микроуглуб-
лений 63/б2 и 82/81 [63 и б2 —
толщина слоя покрытия на вер-
шине угла и на средней части
одной из сторон выемки соответ-
ственно (рис. 4)]. По мере уве-
личения отношений 63/б2 и 6а/6л
возрастает «выравнивающая»
способность электролита, на
которую влияют значение катодной поляризации и
введение в электролит специальных выравнивающих до-
бавок.
5. СВОЙСТВА
ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ
Твердость. В табл. 18 представлены
данные о твердости гальванических покрытий, получае-
мых в различных электролитах. Твердость покрытий
измеряется с помощью прибора ПМТ-3, в котором алмаз-
ная пирамида под различной нагрузкой вдавливается
22
Таблица 18. Твердость гальванических покрытий
Покрытие Твердость по Виккерсу HVf МПа
Цинковое 400—600
Кадмиевое 350—500
Медное:
из кислых электролитов 600—800
из цианистых электролитов 600—1 200
Оловянное 120—300
Свинцовое 80—120
Никелевое:
из горячих электролитов 1 400—1 600
их холодных электролитов 3 000—5 000
химическое 6 500—9 000
Хромовое:
режим молочного хрома 4 500—6 000
режим твердого хрома 7 500—11 000
из тетрахроматного электролита 3 500—4 000
Серебряное 600—1 400
Серебряное твердое (сплав серебро—сурьма) 1 800—2 200
Золотое 400—600
Палладиевое 2 500—4 000
Родиевое 5 000—8 000
Рутениевое 8 000—9 000
Железное 4 500—7 000
в покрытие и размер диагонали отпечатка характеризует
микротвердость покрытия. Микротвердость выражается
в мегапаскалях (по Виккерсу).
Электрические свойства. К электрическим свойствам
относятся электропроводность и переходное (контактное)
сопротивление. Эти величины необходимо учитывать при
выборе покрытий для контактов и для различных деталей
приборов. В табл. 19 представлены значения удельных и
23
Таблица 19. Контактное сопротивление
при нагрузках, Ом
Покрытие Нагрузка, Н
0,01 0,05 0,25 0,8
Серебряное 0,08 0,009 0,008 0,006
Золотое 0,1 0,01 0,009 0,008
Палладиевое 0,17 0,015 0,015 0,011
Родиевое 0,17 0,012 0,01 0,008
Никелевое (химическое) — 4—11 4 2,1
Никелевое — 0,25 0,05 0,015
Таблица 20. Шероховатость поверхности
гальванических покрытий
Покрытие Класс шероховатости
до покрытия после покрытия
Медное Никелевое: 6—9 7—8
глянцевое 7—10 10—13
пол у глянцевое 6—8 7—9
матовое Хромовое: 5—8 5—8
блестящее 7—10 10—13
полублестящее 5—7 7—9
матовое 5—7 5—7
Цинковое 7—8 5—7
Кадмиевое 7—10 7—9
Оловянное Серебряное: 6-8 6—8
блестящее 7—9 10—13
матовое Оксидное: 5—6 6—7
по стали 6—9 6—8
по латуни 7—9 6—8
по алюминию 6—7 6—7
Фосфатное 5—6 4—5
24
контактных сопротивлений, которые определены на образ-
цах, имитирующих точечные контакты в виде двух пересе-
кающихся проволочек диаметром 1 мм, при различных
усилиях на контакте.
Шероховатость поверхности. Шероховатость поверх-
ности деталей после нанесения электролитических покры-
тий меняется, как правило, незначительно.
В табл. 20 приведены данные, показывающие влияние
способов подготовки поверхности и условий электро-
осаждения на шероховатость покрытия.
Определение площади покрываемой поверхности. Пло-
щадь поверхности деталей вычисляют, используя размеры
деталей, указанные в чертеже, или измеряя детали с по-
мощью штангенциркуля, линейки и других измеритель-
ных инструментов.
Площади поверхности деталей, имеющих форму пря-
мых геометрических тел (призмы, конуса, цилиндра),
определяются по известным из геометрии формулам рас-
чета поверхности. Площадь поверхности деталей, имею-
щих сложную конфигурацию, условно разделяют на более
простые элементы, площади которых можно легко вы-
числить отдельно. При этом участки площади поверхности,
имеющие неправильную форму, приближенно приравни-
вают к более простым фигурам — треугольнику, прямо-
угольнику, кругу, пренебрегая такими малыми участками
деталей, как фаски, радиусы, закругления, шлицы.
Площади поверхности цилиндрических тел, к которым
относятся многие детали, полученные точением, можно
определить по табл. 21, где представлена полная площадь
поверхности цилиндра различных диаметров и длины.
Если деталь типа втулки имеет два диаметра — наружный
и внутренний, то при определении ее площади поверхности
по табл. 21 допускаемая ошибка будет незначительной
и ею можно пренебречь, так как торцевые поверхности
цилиндра компенсируют поверхность внутренней полости
при длине цилиндра больше его диаметра.
В первой строке табл. 21 (высота равна нулю) даны
значения удвоенной площади поверхности круга; эти
значения можно использовать при определении площади
поверхностей дисков, шайб.
В табл. 22—25 представлены площади поверхностей
винтов с различной формой головки в зависимости от
диаметра резьбы и длины винта.
25
Таблица 21. Полная площадь поверхности
Высота (длина)# мм Диаметр
3 5 8 10 12 15
0 0,0014 0,004 0,01 0,015 0,0225 0,035
3 0,0042 0,0087 0,017 0,024 0,034 0,049
5 0,0061 0,012 0,023 0,03 0,041 0,058
8 0,0089 0,0166 0,03 0,04 0,0525 0,073
10 0,011 0,019 0,035 0,047 0,06 0,082
12 0,013 0,023 0,04 0,053 0,068 0,091
15 0,016 0,0275 0,0476 0,062 0,08 0,10
18 0,018 0,032 0,055 0,072 0,09 0,12
20 0,02 0,035 0,06 0,078 0,0975 0,13
25 0,025 0,043 0,073 0,093 0,116 0,15
30 0,03 0,05 0,085 0,11 0,135 0,18
35 0,034 0,056 0,098 0,125 0,154 0,2
40 0,039 0,067 0,11 0,14 0,173 0,22
45 0,044 0,0745 0,12 0,156 0,192 0,248
50 0,048 0,08 0,136 0,17 0,21 0,27
55 0,053 0,09 0,15 0,187 0,23 0,295
60 0,058 0,098 0,16 0,200 0,26 0,317
65 0,0625 0,103 0,17 0,22 0,27 0,345
70 0,067 0,114 0,186 0,23 0,286 0,365
75 0,072 0,121 0,2 0,25 0,30 0,39
80 0,076 0,13 0,21 0,265 0,32 0,41
85 0,0814 0,138 0,22 0,28 0,346 0,435
90 0,086 0,145 0,235 0,30 0,36 0,46
95 0,09 0,15 0,248 0,315 0,38 0,485
100 0,096 0,16 0,26 0,33 0,40 0,50
26
цилиндрических тел, дм2
цилиндра, мм
18 20 25 30 35 40 45 50
0,051 0,063 0,095 0,14 0,19 0,25 0,32 0,39
0,068 0,081 0,12 0,17 0,22 0,29 0,36 0,44
0,079 0,091 0,13 0,19 0,245 0,31 0,39 0,47
0,096 0,11 0,157 0,215 0,277 0,35 0,43 0,516
0,107 0,125 0,173 0,24 0,30 0,375 0,46 0,55
0,118 0,138 0,19 0,253 0,32 0,40 0,50 0,58
0,135 0,157 0,21 0,28 0,355 0,44 0,53 0,626
0,156 0,176 0,255 0,31 0,387 0,475 0,57 0,67
0,164 0,19 0,25 0,33 0,41 0,50 0,60 0,71
0,19 0,22 0,29 0,375 0,46 0,56 0,67 0,78
0,22 0,25 0,33 0,42 0,52 0,63 0,75 0,87
0,25 0,283 0,40 0,47 0,575 0,69 0,81 0,94
0,28. 0,32 0,41 0,52 0,63 0,75 0,88 1,02
0,30 0,345 0,45 0,565 0,68 0,81 0,96 1,10
0,33 0,38 0,49 0,61 0,74 0,88 1,02 1,19
0,36 0,43 0,525 0,66 0,80 0,94 1,10 1,25
0,39 0,44 0,56 0,70 0,85 1,00 1,16 1,33
0,42 0,47 0,605 0,75 0 905 1,06 1,24 1,41
0,46 0,5 0,645 0,8 0,96 1,13 1,31 1,5
0,476 0,55 0,677 0,85 1,01 1,19 1,38 1,57
0,50 0,565 0,72 0,89 1,07 1,22 1,44 1,65
0,53 0,59 0,765 0,94 1,12 1,32 1,52 1,73
0,555 0,62 0,795 0,99 1,18 1,38 1,58 1,79
0,59 0,66 0,83 1,03 1,23 1,44 1,66 1,88
0,62 0,69 0,87 1,08 1,29 1,51 1,73 1,96
27
Таблица 52. Площадь поверхности винта, дм2, с потайной головкой
в зависимости от длины виита и диаметра резьбы
Длина винта, мм Диаметр резьбы
М3 М4 М5 Мб М8 мю М12 М16
8 0,0160 0,0245 — — — — — —
10 0,0190 0,0280 0,0365 0,0465 — — — —
12 0,0215 0,0320 0,0410 0,0525 0,0800 — — —
15 0,0240 0,0375 0,0480 0,0610 0,0910 — — —
18 0,0270 0,0410 0,0525 0,0690 0,1050 0,135 0,180 —
22 0,0305 0,0460 0,0590 0,0770 0,1200 0,160 0,200 —
25 0,0335 0,0495 0,0635 0,0825 0,1300 0,170 0,220 0,310
30 0,0380 0,0560 0,0715 0,0920 0,1410 0,195 0,250 0,350
35 — 0,0620 0,0790 0,1000 0,1530 0,210 0,280 0,390
40 — — — — 0,1660 0,230 0,295 0,430
45 — — 0,0950 0,1200 0,1800 0,240 0,315 0,470
50 — — — — 0,1900 0,260 0,330 0,490
60 — — — — — 0,290 0,370 0,540
Таблица 23. Площадь поверхности винта, дм2, с полукруглой головкой
в зависимости от длины винта и диаметра резьбы
Длина винта, мм Диаметр резьбы
М3 М4 М5 Мб М8 М10 М12 М16
8 0,0185 0,0270 0,0370 — — — — —
10 0,0215 0,0305 0,0420 0,0560 — — — —
12 0,0225 0,0340 0,0470 0,0615 0,0940 — — —
15 0,0255 0,0380 0,0515 0,0700 0,1050 — — —
18 0,0280 0,0420 0,0560 0,0760 0,1200 0,160 — —
22 0,0320 0,0470 0,0625 0,0830 0,1300 0,180 0,230 —
25 0,0350 0,0505 0,0670 0,0900 0,1400 0,195 0,250 —
30 0,0400 0,0570 0,0750 0,0985 0,1500 0,210 0,280 0,405
35 —- 0,0630 0,0830 0,1100 0,1600 0,225 0,300 0,445
40 — — 0,0906 0,1200 0,1750 0,240 0,310 0,470
45 — — 0,0985 0,1300 0,1900 0,255 0,330 0,495
50 — — — 0,1400 0,2000 0,270 0,350 0,520
60 — — — — — 0,305 0,390 0,570
Таблица 24. Площадь поверхности болта, дм2, с шестигранной головкой
в зависимости от длины винта и диаметра резьбы
Длина болта, мм Диаметр резьбы
М3 М4 М5 Мб М8 М10 MI2 MI6 М20 М24 мзо
6 0,0180
8 0,0205 0,0270 0,0450 — —W — — — —• -— —-
10 — 0,0300 0,0500 — — — — — — —
12 — — 0,0550 0,0735 — — — — —• — —
14 — —— 0,0600 0,0750 —— — — — —- — —
16 — — 0,0680 0,0790 —_ —. — — — — —-
18 -—. — — 0,0860 0,125 — —. — — — —
22 — — — 0,0935 0,140 —— — — — — -—
25 — — — 0,1020 0,150 0,205 0,290 —— — — —
30 — — — 0,1100 0,160 0,225 0,325 — — — —
40 — — —- 0,1300 0,190 0,260' 0,360 0,530 0,730 — —
50 — — 0,1500 0,215 0,290 0,400 0,580 0,795 1,00 —
60 — — _— 0,1700 0,240 0,320 0,440 0,630 0,860 1,10 —
80 — — -—. 0,290 0,385 0,515 0,730 0,985 1,25 1,80
100 — —. —- — — 0,450 0,590 0,830 1,100 1,40 2,00
120 . — — 0,520 0,670 0,950 1,250 1,60 2,20
160 — — — .— * .— 0,835 1,150 1,500 1,90 2,60
200 — — — —- — — 1,350 1,750 2,20 2,95
Таблица 25. Площадь поверхности винта, дма, с цилиндрической головкой
в зависимости от длины винта и диаметра резьбы
Длина винта, мм Диаметр резьбы
М3 М4 М5 Мб М8 мю М12 1 М16 М20
8 0,0195 0,0750 0,0850 — — — — 1 —
10 0,0220 0,0310 0,0435 0,0590 — — — — —
12 0,0235 0,0345 0,0480 0,0615 0,0935 — — — —
15 0,0265 0,0385 0,0530 0,0700 0,1050 — — — —
18 0,0290 0,0420 0,0575 0,0775 0,1160 0,160 0,210 —
22 0,0330 0,0475 0,0640 0,0830 0,1350 0,180 0,230 — __
25 0,0360 0,0510 0,0685 0,0890 0,1450 0,195 0,250 0,380 —
30 0,0405 0,0575 0,0765 0,0980 0,1500- 0,210 0,280 0,420 —
35 — 0,0635 0,0840 0,1100 0,1600 0,225 0,300 0,465 0,629
40 — — 0,0920 0,1200 0,1750 0,240 0,310 0,490 0,680
45 — — 0,1000 0,1300 0,1900 0,260 0,330 0,515 0,731
50 — — — 0,1400 0,2000 0,270 0,350 0,540 0,762
60 — — — — — — 0,390 0,590 0,825
6. ОСНОВНЫЕ ПРАВИЛА РАБОТЫ
НА ГАЛЬВАНИЧЕСКИХ ВАННАХ
Для обеспечения хорошего качества
покрытий необходимо следить за частотой электролитов,
не допуская попадания в них вредны/ примесей, и соблю-
дать следующие основные правила работы ня 'ваннах.
1. Для постоянства состава электрол/та и равномер-
ного распределения покрытия на дет/^'ях необходимо
поддерживать отношение анодной поверхности к катодной
равным 2:1 или 1:1. При этом поверхность анода,
обращенная к стенке ванны, принимается за 1/2 от рас-
четной.
2. Для приготовления электролитов должна быть
применена деминерализованная вода с электропровод-
ностью до 0,02 мкОм-1-см-1; общее содержание солей
в воде должно составлять не более 120 мг/л.
3. Не допускать падения деталей с подвесочных при-
способлений на дно ванны, так как упавшие детали, рас-
творяясь, загрязняют электролит солями меди, цинка,
железа.
4. Тщательно обезжиривать и промывать детали во
избежание занесения с деталями жировых загрязнений и
травильных растворов в рабочие ванны.
5. Не допускать попадания смазочных масел в электро-
лит с монорельсов, тельферных устройств и других узлов
механизированных и автоматических линий, расположен-
ных над ваннами.
6. Своевременно очищать штанги ванн, контакты,
крючки и другие токонесущие части от окислов.
7. Своевременно фильтровать электролиты, освобождая
их от механических примесей, заключать аноды в чехлы
из хлориновой ткани, чтобы не допускать попадания анод-
ного шлама в электролиты.
8. В стальных ваннах для щелочных электролитов, не
имеющих футеровки из пластиков, не следует допускать
близкого расположения анодов к стенкам и дну ванны во
избежание утечек тока к стенкам ванны. Утечки тока
вызывают осаждение покрытия на стенках ванны (катод-
ные участки) и разрушение ванны (анодные участки).
9. Для улавливания электролита, уносимого деталями,
рекомендуется установить над ванной дополнительную
штангу на стойках, на которую завешивать подвески
32
с деталями по мере разгрузки ванны, что дает возможность
стечь в ванны большей частй захваченного деталями
электролита.
Глава 2. МАТЕРИАЛЫ,
ПРИМЕНЯЕМЫЕ В ЦЕХАХ
ЗАЩИТНЫХ ПОКРЫТИЙ
7. РАСТВОРИТЕЛИ. КИСЛОТЫ.
ЩЕЛОЧИ
Органические растворители приме-
няют при подготовке поверхности к покрытию, главным
образом для предварительного обезжиривания, и особенно
при наличии консервационной смазки, следов краски и
клеймения красителями и прочих загрязнений, внесение
которых в ванны щелочного обезжириванйя нежелательно.
Окончательное обезжиривание перед покрытием произво-
дят растворителями лишь в тех случаях, когда обработка
в щелочах недопустима. Пары всех растворителей ядовиты,
и при использовании их в больших количествах требуется
применение вентиляции. Растворители разделяются на
горючие и негорючие. Перечень растворителей приведен
в табл. 26.
Кислоты и щелочи, применяемые в гальванотехнике,
представлены в табл. 27. В табл. 28 перечислены основные
химические материалы, используемые при выполнении
гальванических операций. Ряд вспомогательных мате-
риалов приведен в табл. 29.
После получения химических материалов со склада
в цеховую кладовую прежде всего на каждый вид тары
должна быть наклеена этикетка с наименованием получен-
ного материала и его количества, что необходимо делать
во избежание путаницы материалов.
Выдача материалов по внешнему сходству при отсут-
ствии маркировки, фабричной или цеховой, часто приводит
к порче растворов, а иногда и к более опасным послед-
ствиям. По этим же соображениям не рекомендуется
пересыпать или переливать полученные материалы из
2 Ямпольский А. М. и др. 23
Таблица 26. Характеристика растворителей
Группа Характеристика группы Растворители, входящие в группу ГОСТ или ТУ
Особо опасные лег- ковоспламеняющиеся жидкости (ЛВЖ) Температура вспышки паров в за- крытом тигле ниже 292 К Ацетон Бензин: Б-70 А-72, А-74 «Галоша» 2768—69 1012—72 2084—77 443—76
Опасные ЛВ?К Температура вспышки паров в за- крытом тигле от 255 до 296 К Бензол Растворители: 646, 649 Р-4 Спирт этиловый 8448—78 18188—72 7827—75 5962—67
ЛВЖ, опасные при повышенной темпера- туре Температура вспышки паров в за- крытом тигле от 296 до 334 К Уайт-спирит Скипидар Керосин 3134—78 1571—76 4753—68
Трудногорючие веще- ства Способны возгораться при дей- ствии источника зажигания, но не способны к самостоятельному горе- нию после его удаления Трихлорэтилен Метилен хлористый Метил хлороформ 9976—70 ТУ 6-09-3116—74 ТУ 6-01-828—76
Таблица 27. Кислоты и щелочи
Химическое соединение Химическая формула ГОСТ ИЛИ ТУ Ква - лифи- нация
Кислота: азотная азотная концен- трированная бензойная борная » борфтороводород- ная винная (винно- каменная) кремнефтористая (45%-ная) лимонная ортофосфорная термическая серная » аккуму- ляторная серная техниче- ская соляная » сульфаминовая сульфосалици- ловая уксусная фтористоводо- родная (пла- виковая) щавелевая Меланж кислот- ный Аммиак водный » » Бария гидрат оки- си Калия гидрат оки- си (кали едкое) Кальция гидрат окиси Натр едкий » » (улуч- шенный) Натрия гидрат окиси HNO3 HNO3 C6HSCOOH НзВОз Н3ВО3 hbf4 H2C4H4Oe H2SiFe Н3СеО?Н 9" HgO н3РО4 H2SO4 H2SO4 H2SO4 НС1 HC1 NH2SO3H HO3S(HO)CeHsCOOH CH3COOH HF H2C2O4.2H2O nh4oh nh4oh Ba(OH)2-8H20 KOH Ca(OH)2 NaOH NaOH NaOH 4461—77 701—78 10521—78 9656-75 8704—73 ТУ 6-09-2577—75 5817—77 ТУ 6-09-2774—73 СТ СЭВ 394—76 10678—76 4204—77 667—73 2184—77 3118—77 1382—69 ТУ 6-09-2437—72 4478—78 61—75 10484—78 ТУ 6-14-1047—74 1500—78 3760—64 9—77 10848—72 9285—78 9262—77 2263—79 11078—78 4328—77 ч техн ч ч техн ч ч ч ч ч ч техн техн ч техн ч ч техн ч техн ч техн техн техн ч техн техн ч
Примечав и е: 4—чистый продукт; техн—технический продукт
2*
35
Таблица 28. Химические материалы
Химическое соединение Химическая формула ГОСТ или ТУ Ква- лифи- кация
Аммоний:
азотнокислый NHjNOg 5.1624—72 ч
двухромово- кислый (NHJ2Cr2O7 3763—76 ч
надсернокис- лый (пер- сульфат) (NH4)2S2O8 20478—75 ч
сернокислый (NH^SO, 3769—73 ч
углекислый (NH4)2C03 3770—75 ч
фосфорнокис- лый двуза- мещенный (NH4)2HPO4 3772—74 ч
фтористый nh4f 4518—75 ч
хлористый nh4ci 3773—72 ч
» nh4ci 2210—73 техн
Ангидрид хро- мовый CrO3 2548—77 техн
Барий угле- кислый BaCOs 2149—75 техн
Бихромат на- трия WagtXgO? 2651—78 техн
Блескообразо- ватель БЦУ — ТУ 6-16-815—73 —
Вещество вспо- могательное ОП-7 и ОП-Ю — 8433—57
Висмут серно- кислый В i2(SO4)s • 3H2O МРТУ 6-09-6595—70 ч
Водорода пере- кись h2o2 177—77 техн
Гидрохинон C8H4(OH)2 19627—74 техн
Глицерин ди- намитный СзН5(ОН)э 6259—75 техн
Диметил форма- мид —* 20289—74 —
Диспергатор НФ —* 6848—73 техн
Дициано-арген- тат калия KAg(CN)2 ТУ 6-09-451—70 чда
Ингибитор И-1-Е — ТУ 3840-327—72 —
Калия дициано- аур ат KAu(CN)2 20573—75 чда
Калий-натрий виннокислый KNaC4H4O6 5845—79 ч
Квасцы алюми- ииево-калиевые KA1(SO4)2- 12H20 15028—77 техн
36
Продолжение табл, 28
Химическое соединение Химическая формула ГОСТ или ТУ Кв а - лифи - кадия
Калий хлори- стый Клей мездро- вый Краска галь- ваностойкая СТ-3-13 Купорос: медный цинковый Магний серно- кислый Медь: бор фтор истая сернокислая углекислая основная хлорная цианистая Натрий: азотистокис- лый (нит- рит) азотнокислый (селитра) двууглекис- лый ОЛОЕЯНН скис- лый трех- водный пирафосфор- нокислый сернистый сернистокис- лый серноватисто- кислый (тиосульфат натрия) сернокислый (сульфат натрия) уксуснокис- лый То же КС1 CuSO4-5H2O ZnSO4-7H2O MgSO4- 7Н2О CufBF^- 6Н2О CuSO4- 5Н2О CuCO3-Cu(OH)2 CuCl Cu(CN)2 NaNO2 NaNO3 NaHCOg Na2SnOs-3H2O Na4P2O,- IOHjO Na2S-9H2O Na2SO3 Na2S2O3 Na2SO4- 10H2O NaC^HgOg NaC2H,O2- 3H2O 4234—77 3252—75 ТУ 6-29-02-568—76 4165—78 8723—75 4523—77 ТУ 6-09-3964—75 4165—78 8927—71 4167—74 10018—73 4197—74 828—77 4201—66 ТУ 6-09-1506—72 342—77 546—79 5644—75 СТ СЭВ 223—75 6318—77 199—78 2080—76 Ч техн техн техн ч ч ч ч ч техн техн техн чда ч ч техн техн ч техн ч техн
37
Продолжение табл. 28
Химическое соединение Химическая формула ГОСТ или ТУ Ква- лифи- кация
фосфорнова- тистокис- лый (гипо- фосфит на- трия) NaH2PO2-H2O 200—76 Ч
фосфорнокис- лый двуза- мещенный Na2HPOa. 12Н2О 4172—76 Ч
фтористый NaF 2871—75 техн
хлористый NaCl 4233—77 ч
цианистый NaCN 8464—79 техн
диэтилдитио- карбомат — 8864—71 чда
лимоннокис- лый трех- замещенный 5.1314—72 ч
Нафталин 1,5 днсульфокислоты динатриевая соль Никель: МРТУ 6-09-2931—66 —
дву хлор истый NiCl2-6H2O 4038—74 ч
сернокислый NiSO4-7H2O 429—77 техн
» Олово: NiSO4*7H2O 4465—74 ч
борфтористое (30%) Sn(BF4)2 ТУ 6-09-2683—73 ч
гранулиро- ванное —~ ТУ 6-09-2704—73 ч
двухлористое SnCl2- 2HeO 36—78 ч
сернокислое SnSO4 ТУ 6-09-1502—72 ч
Палладий дву- х лор истый PdCl2 ТУ 6-09-2025—72 ч
Пассивирующая соль «Ликонда» Паста: ТУ 6-18-76—70 техн
полировоч- ная (ГОН) — ТУ 6-10-988—70 техн
синтетическая стиральная «Триалон» РТУ РСФСР 860—68 техн
Пептон сухой ферментальный — 13805-76 ч
Пленка полиэ- тиленовая 10354—73
38
Продолжение табл. 28
Химическое соединение Химическая формула ГОСТ или ТУ Ква- лифи- кация
Препарат: для фосфати- рования «мажеф» моющие МЛ-51 и МЛ-52 ОС-20 «X ромин» Роданин Сахар-рафинад Свинец угле- кислый Серебро азот- нокислое Сода кальцини- рованная Средство мою- щее ТМС-31 Соль динатрие- вая этилендиамин- тетр ауксусной кислоты (трилон Б) Стекло натрие- вое жидкое Стронций сер- нокислый Сульфанол Сульфит натрия безводный /|Тиомочевина Трииатрийфос- фат Уротропин Фенол Формалин Фоторезист су- хой пленочный СПФ-2 Хлорамин Б Цинк: окись сернокислый РЬСО3 AgNO3 Na2CO3- ЮН2О Na2SiO3 SrSO4 Na2SO3 CS(NH2)2 Na3POr 12H2O (CH2)6N4 C6H6OH CH2O ZnO ZnSO4-7H2O OCT 6-25-14—75 ТУ 84-288—71 10730—76 ТУ П-59—67 МРТУ 6-09-6608—70 22—66 10275—74 1277—75 5100—73 ТУ 38-407-40—74 10652—73 13078—67 МРТУ 6-09-4059—67 12389—66 5644—75 6344—73 201—78 1381—73 6417—72 1625—75 ТУ 6-17-859—77 МРТУ 6-09-3177—66 10262—73 4174—77 техн техн техн техн ч ч ч техн техн ч техн ч техн ч ч техн техн чда техн ч ч ч
39
Продолжение табл. 28
Химическое соединение Химическая формула ГОСТ или ТУ Ква- лифи - нация
фосфорнокис- лый одно- замещен- ный Этиленгликоль Этамон ДС Этилендиамин Zn(H2PO4)2-3H2O (СН)2(ОН)2 (CH)27nh2)2 16992—78 10164—75 ТУ 6-14-729—72 ТУ 6-09-146—75 техн техн ч
Примечание: чда — чисты» продукт для анализа.
Таблица 29. Вспомогательные материалы
Материал Назначение ГОСТ или ТУ
Батист хлопчато- бумажный Бумага: индикаторная «Рифан» кабельная фильтровальная Бязь хлопчатобу- мажная Вата медицинская гигроскопическая Ветошь обтирочн я Вода дистиллиро- ванная Дробь техническая из чугуна и стали Канифоль сосновая Катиониты, суль- фоуголь Клей БФ-4 Протирка деталей Определение показа- теля pH растворов Прокладка при прес- совании Фильтрация раство- ров Протирка деталей Тампонирование по- верхности плат раство- рителями Обтирка приспособле- ний, оборудования Чистовая промывка Дробеструйная обра- ботка Приготовление флю- сов и консервирующих составов Получение деионизо- ванной воды Склейка медной фоль- ги '•с диэлектриками 12530—67 ТУ 6-09-3410—73 645—67 12028—78 11680—76 5556—75 5854—78 6709—72 11964—76 19113—73 5696—74 12172—74
40
Продолжение табл. 29
Материал Назначение ГОСТ или ТУ
Крошка мрамор- ная электр отехниче- Подводное шлифова- ние и полирование 16426—70
ская
Круги войлочные Шлифование и поли- рование деталей 10684—75
Материалы абра- То же 3647—71
зивные. Шлифпорош- ки. Микропорошки
Песок кварцевый Г идропескостру йн ая обработка 4417—75
Пластикат поли- хлорвиниловый Изоляция подвесок и деталей 5960—72
Пленка триацетат- целлюлозная Прокладочный мате- риал при склейке ТУ 6-17-499—73
Сетки проволочные тканые Изготовление сетча- тых трафаретов 6613—73
Сукно шинельное Изготовление полиро- вочных кругов и филь- тров 6621—72
Ткань:
капроновая Изготовление сетча- тых трафаретов ОСТ 17-46—71
фильтровальная из стеклянных Фильтрация агрессив- ных растворов 10146—74
нитей
фильтровальная хлориновая Фильтрация кислых электролитов и изготов- ление анодных чехлов 20714—75
Уголь активирован- ный БАУ Удаление примесей из электролитов 6217—74
Фланель хлопчато- бумажная Изготовление секций полировочных кругов 7259—77
Шкурка шлифо- Зачистка контактов 10054—75
вальная бумажная во- достойкая
Флюс канифольный активированный ФКТ Флюсование перед оп- лавлением покрытия из сплава олово—свинец ТУ 81-05-51—76
Электрокорунд М-40 Шлифование поверх- ности. Зачистка 3647—74
41
фабричной тары в цеховую, если в этом нет особой необ -
ходимости.
Кислоты следует хранить отдельно от всех химикатов,
легко разлагающихся и легко загорающихся веществ,
так как при соединении пролитых кислот с этими веще-
ствами происходят нежелательные реакции.
Особо опасны соединения кислот с нитритом натрия,
сульфитом натрия, фтористыми солями и другими распа-
дающимися соединениями.
Чрезвычайно опасны в пожарном отношении взаимодей-
ствия хромового ангидрида с растворителями и другими
горючими веществами. Поэтому при хранении таких
окислителей, как хромовый ангидрид, хромпик, марганце-
вокислый калий и др., следует изолировать их от мате-
риалов, способных к горению.
8. АБРАЗИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Характеристика абразивов в соот-
ветствии с ГОСТ 3647—71 приведена в табл. 30.
Таблица 30. Зернистость абразивов
Группа зернистости Номер Размер
и вид обработки зернистости зерен# мкм
Шлифзерно для обдирки и гру- 200 2500—2000
бого шлифования 160 2000—1600
125 1600—1250
100 1250—1000
80 1000—800
63 800—630
50 630—500
40 500—400
32 400—320
25 320—250
20 250—200
16 200—160
Шлифзерно для шлифования вто- 12 160—125
рого перехода 10 125—100
*- 8 Л 100—80
42
Продолжение табл. SO
Группа зернистости и вид обработки Номер зернистости Размер зерен, мкм
Шлифпорошок для чистого шли- фования с «засадкой» 6 5 4 3 80—63 63—50 50—40 40—28
Мнкропорошок для полирования (минутники) М40 М28 М20 мю М7 М5 40—28 28—20 20—14 10—7 7—5 5—3
9. АНОДЫ
Характеристика пластинчатых ано-
дов приведена в табл. 31.
Таблица 31. Пластинчатые аноды
Аноды Размеры Состав по ГОСТу
Цинковые марок ЦО, Ц1, Ц2. Прокат При толщине 5, 6, 8, 12 мм выпускают- ся шириной 120, 300, 320, 500, 600 мм; дли- ной 500—900 мм По ГОСТ 1180—71 содержат цинка не ме- нее 99,8%; примеси, %, не более: РЬ — 0,03; Fe — 0,07; Си — 0,002; As — 0,005; Sn — 0,002; Sb — 0,005; Bi — 0,002
Кадмиевые марок КД0, КД1 При толщине 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 и 15 мм выпускаются шири- ной 150 и 300 мм; длиной 500 мм По ГОСТ 1468—71 примесей, %, не бо- лее: РЬ — 0,03; As — 0,005; Sb — 0,005
Оловянные марки 01 Аноды отливают непосредственно в цехе по требуемым размерам По ГОСТ 860—75 содержат олова 99,9%; примеси, %, не более: РЬ —0,04; Си —0,01; As — 0,015
43
Продолжение табл. 31
Аноды Размеры Состав по ГОСТу
Свинцовые марок СО, Cl, С2 Аноды нарезают или отливают непо- средственно в цехе по требуемым размерам По ГОСТ 3778—77 содержат свинца не менее 99,98%; приме- си, %, не более: Fe — 0,001; Sb — 0,001
Свинцовые, нера- створимые для хро- мирования Отливка по требуе- мым размерам непо- средственно в цехе По ГОСТ 1292—74 свинец сурьмянистый марки CCyl содержит 4—6% Sb
Медные марок МО, Ml, М2 или мед- но-фосфористые мар- ки АМФ Выпускаются тол- щиной от 2 до 15 мм; шириной от 100 до 1000 мм; длиной от 300 до 2000 мм По ГОСТ 767—70 содержат меди не ме- нее 99,7%; примеси, %, не более: As — 0,002; Sb — 0,005; Fe — 0,05
Никелевые марки Н1. ТУ 48-21-5046— 72 для засыпки в пло- ские анодные рамы Квадратные пла- стинки размерами 25Х 25Х 5 мм Состав анодов мар- ки Н1 отвечает ГОСТ 2132—75
Никелевые горя- чекатаные марок НПА1 и НПА2 и не- пассивирующиеся марки НПАН Выпускаются пря- моугольные толщи- ной от 4 до 12 мм; шириной от 100 до 250 мм; длиной от 400 до 1500 мм и овально- го сечения 80Х 35 мм длиной от 400 до 1200 мм По ГОСТ 2132—75 содержат никеля и ко- бальта не меиее 99,5%; примеси, %, не более: Fe — 0,25; S — 0,2; Си —0,10
Железные (остали- вания) марок сталей 10, 20 или «Армко» Размеры пластин и прутов принимают- ся по^габаритам де- талей ’ Аноды нарезать из стальных полос: сталь • 10, ГОСТ 103—76, или 20, ГОСТ 1050—74
Нерастворимые из стали марки Х18Н10Т для элек- тролитов золочения Аноды .нарезают в цехе по необходимым размерам Листовая сталь по- ставляется по ГОСТ. 7350—77
44
Продолжение табл. 31
Аноды Размеры Состав по ГОСТу
Серебряные марки Ср999,9 Выпускаются пря- моугольные толщи- ной от 2 до 10 мм; шириной 50, 100 и 150 мм; длиной от 100 до 300 мм Сортамент анодов определен в ГОСТ 6838—54
Золотые марки Зл999,9 плотностью 19,3 г/см3 Выпускаются пря- моугольные толщи- ной от 0,1 до 5 мм; шириной 50, 100 и 150 мм; длиной 100, 200 и 300 мм Сортамент анодов определен в ГОСТ 6837—54
Глава 3.
ОБОРУДОВАНИЕ
И ОСНАСТКА ГАЛЬВАНИЧЕСКИХ
ЦЕХОВ
10. ОБОРУДОВАНИЕ
ДЛЯ ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫХ ОПЕРАЦИЙ
Подготовка поверхности деталей
перед нанесением покрытий заключается в удалении
с поверхности продуктов коррозии, окалины, жировых
загрязнений, а также в устранении царапин, забоин и
других дефектов поверхности с целью ее сглаживания.
Подготовка поверхности производится механическим,
химическим или одновременно механическим и химиче-
ским способами.
Установки для механической подготовки поверхности.
Для шлифовально-полировальных операций, применяю-
щихся при необходимости сглаживания поверхности и
Удаления царапин, рисок, забоин и подобных дефектов,
обычно используют двусторонние полировальные станки
моделей 3853 или ЗА-852 производства завода шлифоваль-
45
Таблица 32. Технические характеристики станков
X арактеристика Модель 3853 Модель ЗА-852
Частота вращения шпинделя, об/мин Мощность электродвигателя, кВт Расстояние между внутренними сторо- нами кругов, мм Габаритные размеры станка в плане, мм Расстояние от пола до оси шпинделя, мм 1400—5000 1,7—2,2 1250 1400X600 600—1000 1450—2850 0,8—1 450 600X300 220—1000
Рис. 5. Схема установки для
виброабразивной обработки
ных станков (г. Дербент), характеристики которых пред-
ставлены в табл. 32.
Для обработки поверхности деталей абразивными
материалами применяют гидроабразивные установки раз-
личных типов, в которых пульпа
из воды с абразивом подается
под давлением 390—490 кПа.
Более эффективным средст-
вом абразивной обработки яв-
ляется так называемое вибра-
ционное галтование. Устройство
установки для вибрационного
галтования показано на рис. 5.
Для финишной обработки
мелких деталей используются
установки подводного полиро-
вания и сухой глянцовки в барабанах. Установка состоит
из ванны с мыльным раствором и двух барабанов с двумя
или тремя отсеками в каждом. Нижний барабан, имею-
щий перфорированные грани, вращается в мыльной воде;
верхний барабан — герметичен. Подъем и опускание
барабанов осуществляются с помощью ручной лебедки.
Техническая характеристика установки подводного
полирования типа 10-12а
Частота вращения, об/мин................. 30
Время обработки в барабане, мин:
верхнем.................................. 4—20
нижнем............................. 2 8
Масса деталей, загружаемых в барабан, кг 10—20
Потребляемая мощность, кВт .............. 1,5
Габаритные размеры, мм................... 1600X1000 X 2100
46
Установки для химическом подготовки поверхности.
С целью очистки поверхности деталей от различных жиро-
вых загрязнений в парах негорючих растворителей (фреон,
трихлорэтилен, четыреххлористый углерод, хлористый
метилен и др.) применяют различного вида установки,
в которых пары кипящего растворителя, конденсируясь
на холодных деталях, смывают загрязнения. Когда детали
прогреваются, конденсация пре-
кращается и детали, проходя
зону пара, попадают в про-
странство над паром, где тонкая
пленка растворителя испаряет-
ся, и детали выгружаются чис-
тыми, теплыми и сухими. Схема
установки показана на рис. 6.
Общий вид одной из таких уста-
новок представлен на рис. 7.
Для обезжиривания дета-
лей в щелочных растворах мож-
но рекомендовать полуавтома-
тические моечно-сушильные
установки типа УПН-2м произ-
водства опытного завода КТБ
(специального технологического
Рис. (5. Схема установки
для обезжиривания в парах
растворителей:
1 ~ корпус; 2 — змеевик с
колодной водой; 3 — вентиля-
ция; 4 — зона паров раство-
рителя; 5нагреватели; 6^»
кипящий растворитель
оборудования) г. Нальчик, в которых можно промы-
вать детали после механической обработки в количестве
до 80 кг в час. Габаритные размеры установки 1150Х
X 700 XI360 мм.
Для операций химического и электрохимического
обезжиривания применяют стальные сварные ванны, обо-
рудованные подогревом в виде парового змеевика.
Ванны для травления в кислотах изготовляются из
кислотостойких материалов (керамики, винипласта, поли-
пропилена и т. п.) или из стали, но с кислотостойкой
футеровкой (винипласт, хлорвиниловый пластикат, ре-
зина). Ванны обезжиривания и травления снабжаются
вытяжными вентиляционными устройствами в виде борто-
вых отсосов.
С целью исключения выделения паров кислот в
помещение в период, когда травильные работы не
выполняются, ванны должны снабжаться крышка-
ми с гидравлическим затвором, как показано на
.рис. 8.
47
Рис. 7. Установка для обезжиривания в парах
растворителя
Рис. & Схема гидравли-
ческого затвора на ван-
не травления:
1 корпус ванны; 2 —
раствор; 3 крышка; 4 —
вода; 5 •“» желоб, прива-
ренный по периметру ванны
11. ОБОРУДОВАНИЕ
ДЛЯ ГАЛЬВАНИЧЕСКИХ ОПЕРАЦИЙ
Ванны стационарные. Стационар-
ные ванны, или ванны ручного обслуживания, изготовляют
из листовой стали; в качестве защиты, стальных стенок от
агрессивного воздействия электролитов применяют футе-
ровку материалами, указанными в табл. 33.
Размер ванны устанавливают, исходя из габаритов
покрываемых деталей, требуемой производительности и
возможности обслуживания рабочим. Устройство типовой
ванны для нанесения гальванических покрытий представ-
Таблица 33. Материалы, рекомендуемые
для футеровки ванн
Назначение ванн Материал ванны или футеровки
Обезжиривание химическое и электрохимическое, фосфатирова- ние, оксидирование стали, щелоч- ное лужение Сталь без футеровки
Промывка в холодной воде Винипласт
Промывка в горячей воде Нержавеющая сталь, титан, пластикат по рецептуре Р-57-40
Цианистое цинкование, кадмиро- вание, меднение, аммиачно-хлорид- ные и аммиачно-сульфатные элек- тролиты Винипласт
Хромирование Свинец, пластикат по рецеп- туре Р-57-40
Химическое никелирование Эмаль, фторопласт, фарфор
Никелирование, кислое медне- ние, лужение, цинкование, ано- дирование, серебрение и др. Винипласт, резина, эмаль, полиэтилен, полипропилен, ПХВ, пластикат
49
лено на рис. 9. С целью интенсификации процессов и
повышения качества покрытий ванны оборудуются насо-
сами и фильтрами для непрерывной фильтрации электроли-
тов, нагревателями, барботерами для перемешивания
электролита сжатым воздухом, механизмом для покачива-
ния катодных штанг и бортовыми вентиляционными отсо-
сами для удаления вредных выделений.
Некоторые типы ванн снабжаются крышками и обши-
ваются панелями (кожухами), которые прикрывают си-
стему труб, подводящих к ваннам пар, воздух, воду.
Ванны колокольного и ба-
Рис. 9. Гальваническая ванна
с нагревателем-змеевиком:
1 — корпус ванны; 2 — футе-
ровка; 3 — змеевик для горя-
чей воды; 4 — барботер
тактов, закрепленных в
рабанного типов. Покрытие мел-
ких деталей целесообразно
производить во вращающихся
ваннах колокольного или бара-
банного типа.
Колокольная ванна налив-
ного типа представлена на
рис. 10. Такие колокольные
ванны удобны при покрытии
небольших партий мелких де-
талей. Детали помещаются в
колоколе и при его вращении
перекатываются, касаясь кон-
щище колокола. Анод вводится
в электролит через открытую часть колокола. Более
производительными являются колокольные ванны погруж-
ного типа (рис. 11). В этих ваннах площадь поверхности
анодов настолько велика, что обеспечивает стабильность
состава электролита, активное состояние анодной поверх-
ности и, следовательно, возможность пропускания значи-
тельного тока, что, в свою очередь, позволяет вести про-
цесс покрытия при достаточно большой катодной плот-
ности тока.
Для гальванического покрытия малых партий мелких
деталей удобно применять переносные барабаны, которые
завешиваются на катодную штангу стационарной ванны
вместе с подвесками других деталей. Вращение бара-
бана осуществляется с помощью двигателя постоянного
тока, питаемого от источника тока гальванической
ванны. На рис. 12 представлен переносной барабан
типа БП производства Тамбовского механического
завода (бывш.).
50
Техническая характеристика барабана
Объем барабана, л .............................. 2,8
Загрузка деталей в барабан............... 1 л по объему
или 2,8 кг по массе
Внутренние размеры барабана, мм
длина..................................... 250
диаметр................................... 125
Частота вращения, об/мин ......... 9,5
Сила тока, А............................. До 40
Напряжение, В............................ 6—12
Габаритные размеры, мм...................... 358X180X 440
Рис. 10. Колокольная ванна наливного типа
Полуавтоматические и автоматические линии. Полу-
автоматические линии представляют собой комплект ванн,
состоящий из ванн для подготовительных операций,
ванн промывок и гальванических ванн, расположенных
в соответствии с последовательностью технологических
51
операций. Перемещение подвесок с деталями или бараба-
нов производится с помощью тельфера или других меха-
низмов, управляемых вручную. Регулирование всех пара-
метров гальванического процесса, включая и время вы-
держки, осуществляется непосредственно рабочим.
В автоматических линиях все операции гальваниче-
ского процесса выполняются по данным режимам с по-
мощью исполнительных механизмов (автооператоров, ка-
реток, траверсов).
В цехах с крупносерийным производством применяют
автоматические линии с жестким единичным циклом.
Характерными для этого типа
линий являются автоматические
кареточные овальные линии,
выпускаемые Тамбовским меха-
ническим заводом, которые
состоят из ряда ванн, установ-
ленных по овалу в порядке
выполнения операций техноло-
гического процесса. Вертикаль-
ное перемещение кареток про-
изводится общей подъемной
рамой, горизонтальное — тол-
кающими штангами механизма
перемещения. Привод линии —
гидравлический. Линии оснащены устройствами автома-
тического регулирования температуры, фильтрации элек-
тролитов, очистки зеркала раствора и т. п. Ванны, в
которых в процессе работы образуются вредные выделе-
ния, снабжены вентиляционными кожухами.
Рис. 11. Колокольная ванна
погружного типа
Основные данные линий
Производительность линий, м2/ч.................. 80
Темп выхода подвесок, мин ...................... 1—2,5
Расстояние между анодными штангами, мм:
для линий с двумя катодными рядами . . . 450
» » с одним катодным рядом .... 600
Длина линий, м.................................. 10—24
В условиях мелкосерийного производства при относи-
тельно малой производительности по отдельным видам
покрытия более эффективны автооператорные многопро-
цессные линии с программным управлением, осуществляе-
мым командоаппаратом или управляющими вычислитель-
52
ними машинами (ЭВМ). Командоаппарат может управ-
лять только движением автооператоров, переносящих
штангу с подвесками или барабан из ванны в ванну, тогда
как ЭВМ могут выполнять самые разнообразные функции,
в том числе управление автооператорами, режимами работы
Рис. 12. Переносной барабан
ванн (температурой, дозированием компонентов, поддер-
жанием, уровня и т. п.), а также находить оптимальные
решения по загрузке линий многопроцессного типа.
В зависимости от грузоподъемности применяются авто-
операторы: тельферные, которые перемещаются по моно-
рельсовому пути, прикрепленному к перекрытию цеха;
портальные, перемещающиеся по рельсам, закрепленным
53
к бортам ванн; консольные, перемещающиеся по направ-
ляющим, установленным сзади ванн.
Автооператорные линии производства Тамбовского ме-
ханического завода (бывш.) оснащены устройствами автома-
тического регулирования температуры, фильтрации элек-
тролитов, очистки зеркала раствора. Грузоподъемность
автооператора — 4,45 Н. Производительность линий при
гальванических покрытиях — до 30 м2/ч, при химиче-
1 — стойка загрузки и разгрузки; 2 — сушило камерное;
3 — горячая промывка; 4 — холодная промывка; 5 —
осветление и пассивирование в барабане; 6 —пассивиро-
вание; 7 — холодная промывка; 8 — осветление; 9 —
электрообезжирнванне; 10 — электрообезжиривание в ба-
рабане; 11 — горячая промывка; 12 — холодная промывка;
13— сборник; 14 — кадмирование в барабане; 15 ~ кад-
мирование; 16 — сборник; 17, 18 — цинкование; 19 — хо-
лодная промывка; 20 — декапирование; 21 — автоопера-
торы
ском — до 60 м2/ч. Загрузка и разгрузка производятся
с одной стороны линии. Автоматические линии с автоопе-
ратором консольного типа (АГ-24 и АГ-42) отличаются
меньшей грузоподъемностью автооператора и более мо-
бильны при решении задач по автоматизации цеха (участка)
с большим числом видов покрытий.
Линии могут быть однорядными или двухрядными
с загрузкой—разгрузкой с одной стороны или с разных
сторон. Возможны и овальные компоновки. Обработка
деталей производится на подвесках, в барабанах или на
подвесках и в барабанах одновременно. Пример компо-
новки линии показан на рис. 13.
С целью интенсификации работы линии механизмы
загрузки—разгрузки выполнены двухпозиционными
(с накопителем). Автооператоры всегда забирают детали
со второй (наиболее удаленной от рабочего) позиции
механизма загрузки—разгрузки и устанавливают обра-
54
ботанные детали или свободные от них штанги для очеред-
ной загрузки на первую (ближайшую к рабочему) позицию.
Перемещение штанги с первой позиции на вторую осуще-
ствляется транспортером с механическим приводом.
Ванны, в которых растворы термостатируются, снаб-
жены датчиками контроля температуры и исполнитель-
Рис. 14. Гальваническая линия с киасолъным
автооператором
ными устройствами. Промывочные ванны снабжены авто-
матической подачей сжатого воздуха в барботеры для пере-
мешивания воды при очередной загрузке ванн деталями.
Для ванн электрохимического обезжиривания предусмот-
рена буферная емкость для очистки раствора от пены.
В комплект унифицированных узлов входит передвижная
установка для фильтрации растворов через сменные фильт-
рующие элементы.
Максимальная производительность линии при обра-
ботке деталей, м2/ч: на подвесках — до 30; в барабанах —
55
до 60. Единовременная загрузка при обработке деталей:
на подвесках — до 2 м2; в барабанах — до 30 кг.
На рис. 14 представлена схема автооператорной линии.
Гальванические ванны автоматических линий или ста-
Перемещение деталей
Вода
Направление боды
Рис. 15. Схема каскадной
противоточной промывки
ционарные ванны устанавливаются в сочетании с промы-
вочными, устройство которых должно обеспечивать доста-
точно хорошую отмывку растворов с деталей при мини-
мальном расходе воды. Это достигается применением
каскадной промывки в сдвоенных ваннах, как показано
на схеме рис. 15. Детали про-
мываются дважды: вначале в
ванне /, а затем в ванне //,
куда поступает чистая вода.
Как показала практика,
применение противоточных ванн
каскадной промывки дает воз-
можность уменьшить расход
воды в 5—10 раз по сравнению
с одиночными промывочными
ваннами и улучшить качество
промывки.
Источники постоянного то-
ка. В качестве источников по-
стоянного тока в основном при-
меняют выпрямительные агрегаты на основе селеновых,
германиевых или кремниевых мощных диодов.
Для каждой ванны устанавливают индивидуальный
источник тока, а при необходимости подачи тока большей
силы подключают параллельно несколько выпрямителей.
Основные характеристики выпрямителей даны в табл. 34.
Таблица 34. Выпрямители селеновые
маслонаполненные регулируемые (ВСМР)
Тип агрегата Потребляв- мая мощ- ность, кВт Выпрямлен- ное напря- жение, В Выпрямлен- ный ток, А Габаритные размеры, мм Мас- са, кг
ВСМР-200-6 ВСМР-600-6 ВСМР-1200-6 ВСМР-2000-6 ВСМР-5000-6 2,5 7 13 16 45 12/6 12/6 12/6 12/6 12/6 100/200 300/600 600/1200 1000/2000 2500/5000 840X 405X 405 1100X 595X 595 1345X655X645 1540X 845X 820 1615X1240X1240 140 455 725 1500 3300
56
12. ОБОРУДОВАНИЕ
ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ
Комплект оборудования для про-
изводства печатных плат включает в себя следующие типы
установок и автоматических линий:
станки для механической обработки;
установки для получения защитного рисунка;
линии струйного травления;
линии химического меднения и гальванической метал-
лизации.
Станки для механической обработки. В их число вхо-
дят следующие виды оборудования: ножницы гильотинные
и роликовые, сверлильные станки.
Ножницы гильотинные предназначены для резки не-
металлических или фольгированных листовых материалов,
а также обрезки облоя; они обеспечивают резку материалов
толщиной от 0,2 до 1,5 мм с установкой размера по упору
или по разметке.
Ножницы роликовые имеют аналогичное назначение;
резание материалов производится парой дисковых ножей.
Сверлильные станки с программным управлением:
одношпиндельные ОФ-72 производительностью до
3000 отв/ч и четырехшпиндельные КД-06 производитель-
ностью до 12000 отв/ч.
Установки для получения защитного рисунка.
Установка нанесения сухого пленочного фоторезиста (лами-
натор) выполнена в виде настольного варианта.
Техническая характеристика установки
Скорость движения заготовки, м/мин........... От 0,5 до 3
Максимальная ширина заготовки, мм.......... 600
Температура нагрева, К .................... 383—393
Потребляемая мощность, кВт....................... 2,5
Габаритные размеры, мм...................... 860X660X570
Масса, кг ....................................... 60
Установка экспонирования предназначена для проведе-
ния процессов экспонирования одно- и двусторонних
печатных плат с нанесенным на них фоторезистом. Прижим
плат с фотошаблоном осуществляется в вакуумных рамах
насосом-компрессором, создающим вакуум. Освещенность,
создаваемая ртутными лампами, 80 000 лк.
Установка проявления рисунка в случае применения
органопроявляемого фоторезиста (СПФ-2) представляет
собой хорошо, герметизированную емкость, в которой
57
растворитель под давлением 0,2—0,3 МПа подается на
поверхность платы через форсунки. В первой и второй
камерах емкости осуществляется проявление, в третьей —
струйная промывка водопроводной водой, в четвертой —
сушка воздухом. В случае применения водопроявляемого
фоторезиста (СПФ-ВЩ) используется конвейерная уста-
новка, аналогичная линии струйного травления, в которой
Рис. 16. Линия струйной обработки печатных плат
плата, двигаясь по роликам, последовательно проходит
через модули загрузки, проявления щелочным раствором,
промывки горячей и холодной водой, сушки и разгрузки.
Линия струйного травления (рис. 16). Она предназна-
чается для вытравливания меди с пробельных мест ри-
сунка печатных плат. На линии выполняются операции
в такой последовательности: загрузка плат, травление
меди, промывка водоаммиачным раствором, визуальный
контроль (модуль наблюдения), промывка проточной
водой, сушка горячим воздухом, выгрузка плат.
Основные данные линии
Скорость конвейера, м/мин ............... От 0,3 до 1,8
Производительность, м2/ч ................ От 15 до 90
Ширина конвейера, мм .................... 560
Размеры обрабатываемых плат, мм:
минимальные............................ 100X100X0,1
максимальные........................ 500X 500X 3,0
Температура раствора, К ........................ 323
Потребляемая мощность, кВт ..................... 30
Габаритные размеры, мм.................... 5190X1500X1350
58
В состав линии входят приборы автоматического
регулирования величины pH раствора и плотности рас-
твора посредством дозирования рабочего раствора аммиа-
ком и водой при использовании аммиачно-медного раствора
для травления. При использовании солянокислого рас-
твора травления на основе хлорной меди автоматические
дозирующие устройства корректируют раствор по содер-
жанию меди и соляной кислоты.
Линии химической и гальванической металлизации.
Химико-гальваническая металлизация печатных плат осу-
ществляется в автооператорных многопроцессных гальва-
нических линиях модульного типа, которые можно компо-
новать на различную производительность. Программное
управление линиями обеспечивает возможность реализа-
ции различных технологических вариантов, например:
химическое меднение + гальваническое меднение (за-
тяжка); гальваническое меднение + покрытие сплавом
олово—свинец; гальваническое меднение + никелирова-
ние + золочение.
На предприятиях применяют автоматические линии
иностранных фирм типа «Модуль-Х», «Модуль-R», а также
отечественные линии АГ-38.
13. ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
И ОСНАЩЕНИЕ
Установки для фильтрации электро-
литов. Эти установки являются необходимой принадлеж-
ностью каждого гальванического цеха. Наибольшее рас-
пространение получили установки завода химического ма-
шиностроения «Прогресс» (г. Бердичев), рассчитанные
на производительность от 100 до 1000 л/ч. Установка
422—36.00.00 наиболее пригодна для гальванических
цехов приборостроительных заводов.
Основные данные установки
Потребляемая мощность, кВт ................... 2,8
Количество фильтрующих дисков.................. 8
Диаметр фильтрующего диска, мм......... 260
Производительность, л/ч...................... 1000
Габаритные размеры, мм................... 1482X644X928
В качестве фильтрующего материала применяют бязь,
хлорин, сукно, стеклоткань и т. д.
59
Насосы. Они предназначены для перекачки электро-
литов из рабочей ванны в резервную и обратно, а также
кислот, щелочей, сточных вод и т. п. В зависимости от
характера перекачиваемого раствора применяют кислото-
стойкие или щелочестойкие насосы. Наиболее распростра-
ненные насосы: центробежные типа ХД, дозировочные НД
и центробежные погружные ХП. Производительность
насосов указана в табл. 35.
Талица 35. Производительность насосов
Тип насоса Производительность, м3/ч
Центробежные ХД: 1,5х-60-1-41 2х-9Д-1-41 Зх-9Д-1-41 4х-12Д-1-41 Герметичные ЦНГ-7 Насосы-дозаторы НД: НД-1000/10 НД-1600/10 НД-2500/10 8,64 20 45 90 10 1 1.6 2,5
Сушильное оборудование. Для сушки деталей на под-
весках или деталей, снятых с подвесок, применяют су-
шильные шкафы обычно собственного изготовления. Мел-
кие детали удобно сушить в центрифуге типа ТВ-600-ЗН
производства механического завода им. 50-летия СССР
(г. Курган).' В центрифугу можно загрузить до 100 кг
мелких деталей. Частота вращения 1420 об/мин. Габарит-
ные размеры 1080X1400X890 мм.
Подвесочные приспособления. Они должны удовлетво-
рять следующим требованиям: хорошо проводить электри-
ческий ток; не допускать экранирования отдельных участ-
ков деталей; обеспечивать хороший контакт с деталями и
штангой ванны; обеспечивать прочное закрепление дета-
лей: быть простыми в изготовлении.
Приспособления рамочного или елочного типа изготов-
ляют из латуни или стали; контактодержатели, на которые
крепятся детали, — из стальной проволоки. Токонесущие
части подвески должны быть изолированы лаками, игели-
60
том, хлорвиниловой лентой или другими химически стой-
кими материалами.
Подвесочные приспособления для хромирования
должны иметь сечение, обеспечивающее прохождение тока
большой силы; контакт с деталя-
ми должен быть жестким во избе-
жание разогрева места контакта.
Длина подвесочных приспособле-
ний должна быть такой, чтобы
самая нижняя деталь, укреплен-
ная на них, не доходила до дна
ванны на 150—180 мм, а верхняя
деталь была ниже зеркала раство-
ра на 50—80 мм.
Контактные крюки подвесок
должны иметь форму, обеспечи-
вающую контакт со штангой в не-
скольких точках (рис. 17, а).
Наиболее характерные типы
подвесочных приспособлений пред-
ставлены на рис. 18.
Рис. 17. Форма крюков
для подвесок: а — пра-
вильная; б — неправиль-
ная
При конструировании подвесочных приспособлений
рекомендуется использовать данные сравнительной
электропроводности металлов (табл, 36), определяющие
Таблица 36. Сравнительная электропроводность металлов,
применяемых для подвесочных приспособлений
Сечение» мм Допустимый ток, А
Медь Алю- ми- ний «Ла - тунь Сталь Бронза фосфо- ристая Нержа- веющая сталь Титан
25X25 1000 600 250 120 180 23 30
25X18 750 450 185 90 135 17 23
25X12 500 300 125 60 90 12 16
25X6 250 150 63 30 45 6 8
0 25 785 470 196 94 141 18 24
0 18 445 265 111 53 80 10 14
0 12 200 120 50 24 36 5 6
0 6 50 30 13 6 9 1 1,5
0 4,5 28 16 7 3,5 5 0,6 0,8
0 4 20 12 5 2,5 3,6 0,5 0,6
0 3 12 6 3 1,5 2 0,25 0,4
0 1,5 3 1,7 0,7 0,5 0,5 0,1 0,1
61
допустимые токи для различных сечении металлических
стержней или прутков.
Критерием допустимого тока установлено отсутствие
заметного нагрева металла на воздухе.
Рис. 18. Типы подвесочных приспособлений: а — для
плоских штампованных и точеных деталей; б — для
деталей в виде колпачков, втулок; в — для колец,
трубок и подобных деталей
Глава 4.
ПОДГОТОВКА
К ПОКРЫТИЮ
Качество гальванических покрытий
в значительной степени зависит от правильного соблюде-
ния технологии подготовительных операций, и подавляю-
щее большинство дефектов покрытий обусловливается
плохим качеством подготовки поверхности перед осажде-
нием покрытий.
Назначение подготовительных операций заключается
в удалении с поверхности покрываемых деталей всевозмож-
62
ных жировых загрязнений, окалины, ржавчины и окислов,
а также в устранении царапин, рисок, забоин и других
неровностей поверхности. Подготовительные операции
выполняются механическими или химическими способами.
К механическим способам относятся: пескоструйная
очистка, галтовка, шлифование, полирование и крацева-
ние.
К химическим способам относятся: обезжиривание,
травление, активация (декапирование), промывки, а также
изоляция участков поверхности, не подлежащих покры-
тию.
Последовательность применения подготовительных
операций может быть различной в зависимости от состоя-
ния поверхности деталей, видов покрытий, типов электро-
литов и т. д.
Последовательность подготовительных операций опре-
деляется технологическим процессом, принятым на пред-
приятии.
14. ПЕСКОСТРУЙНАЯ ОЧИСТКА
И ГАЛТОВКА
Пескоструйная очистка. Это один
из наиболее эффективных способов подготовки для всех
видов покрытий, не требующих полированной поверх-
ности.
Пескоструйная очистка сухим кварцевым песком ха-
рактеризуется большой профессиональной вредностью
вследствие заболевания работающих силикозом; по этой
причине ее применение повсеместно запрещено. Взамен
сухой пескоструйной обдувки применяют гидропеско-
струйную обработку, обработку абразивными порошками,
стальной дробью или металлическим песком.
Установка для гидропескоструйной обработки состоит
из стального резервуара, снабженного мешалкой или
центробежным насосом и наполненного песком, смешан-
ным с водой в отношении 1 : 2. Требуемый напор осуще-
ствляется сжатым воздухом. Установка имеет решетчатый
стол для укладки деталей и нижний сборник с насосом для
подачи смеси песка и воды снова в резервуар.
Для предотвращения коррозии деталей из черных ме-
таллов в водопесчаную пульпу рекомендуется вводить
следующие компоненты, г/л: сода кальцинированная —
4—6; натрий азотистокислый (нитрит натрия) — 18—22.
63
Размер зерен кварцевого песка 0,15—0,5 мм. Возможна
замена кварцевого песка на шлифпорошок электрокорунда
с размером зерен 0,08—0,12 мм.
Детали с жировыми загрязнениями перед гидропеско-
струйной обработкой следует подвергнуть обезжириванию
в растворителях или щелочных растворах.
Смену абразивной суспензии производят один-два
раза в неделю в зависимости от интенсивности работы
пескоструйной камеры.
Давление воздуха для очистки деталей должно состав-
лять 500—600 кПа; для деталей, толщина стенок которых
менее 1 мм, давление должно быть снижено до 150—
200 кПа.
В том случае, если в камере применена суспензия песка
с водой, не содержащая добавок соды и нитрита натрия,
детали из черных металлов необходимо после обработки
промыть в растворе следующего состава, г/л: натрий
азотистокислый — 100—150; сода кальцинированная —
8—12.
Детали, обработанные суспензией песка или абразива,
подвергают сушке в сушильных шкафах при температуре
360—375 К или обдувке сжатым воздухом.
На деталях из черных металлов допускается наличие
солей после сушки. Детали из цветных металлов перед
сушкой должны промываться в проточной воде.
Обработка абразивным порошком. Обработка сухим
абразивным порошком является весьма производительным
способом, заменяющим сухую пескоструйную очистку,
с использованием существующих пескоструйных аппаратов
без их переделки. В качестве абразива применяют шлифпо-
рошки № 14- или 16.
Давление воздуха устанавливают в зависимости от
толщины стенок деталей:
Толщина стенок, мм........ До 1 До 3 Свыше 3
Давление воздуха, кПа . . . 50—150 150—250 300—400
Для удаления частиц абразивных порошков с поверх-
ности деталей их подвергают обдувке сжатым воздухом.
Сжатый воздух, применяемый для струйной обработки,
должен быть сухим и чистым, не должен содержать масло,
влагу, эмульсию, пыль.
Обработка металлическим песком. Широкое примене-
ние получил наиболее производительный способ очистки
64
стальной дробью или металлическим песком с размерами
частиц 0,15—1,5 мм.
Размер зерен песка и давление воздуха устанавливают
в зависимости от толщины-стенок деталей:
Толщина стенок, мм .... . До 1 До 2,5 До 5 Свыше 5
Давление воздуха, кПа ... Др 500 До 500 До 600 До 600
Размер зерен, мм.......... 0,15—0,3 0,3—0,5 0,8—1,0 0,8—1,5
Не допускается обработка металлическим песком дета-
лей из алюминия и его сплавов.
Галтовка. Этот способ заключается в обработке мел-
ких деталей насыпью во вращающихся металлических
барабанах. Галтовочные барабаны имеют шестигранное
сечение и снабжены плотно закрывающейся крышкой.
Корпус барабана изготовляют обычно из листовой стали.
Для улучшения перемешивания деталей на внутренних
стенках барабанов приваривают продольные полосы угло-
вого железа. С этой же целью оси вращения барабана
с каждой стороны закрепляют эксцентрично, вследствие
чего создается дополнительное боковое покачивание.
Размеры барабанов колеблются в пределах 600—
1000 мм по длине и 300—700 мм по сечению. Частота вра-
щения барабана для крупных деталей 10—15 об/мин, для
мелких — 40—60 об/мин.
В качестве наполнителя служит обычно речной песок
или абразивные материалы, которые вместе с деталями
должны занимать одну третью часть объема барабана.
Галтовка производится сухим или мокрым способом.
Продолжительность обработки зависит от состояния
поверхности деталей, материала деталей и их конфигура-
ции и поэтому колеблется в широких пределах — от 2—3
до 40—50 ч. Очистку песком иногда совмещают с обезжири-
ванием или травлением: в первом случае в барабаны
добавляют 2—3%-ный раствор едкого натра или тринат-
рийфосфата, во втором случае вводят 3—5%-ный раствор
серной кислоты.
15. ШЛИФОВАНИЕ, ПОЛИРОВАНИЕ,
КРАЦЕВАНИЕ
Шлифование. Применяют для устра-
нения царапин, забоин, рисок и других дефектов поверх-
ности, а также для получения гладкой поверхности,
необходимой при нанесении защитно-декоративных по-
3 Ямпольский А. М. и др. 65
крытий, имеющих зеркальный, блестящий вид. В зависи-
мости от состояния поверхности детали шлифование
производят в несколько переходов с постепенным уменьше-
нием размера зерна абразива от первой операции к по-
следней.
В качестве обрабатывающего инструмента служит
войлочный круг с наклеенным на его рабочую поверхность
абразивным порошком (электрокорундом, наждаком) раз-
личной зернистости.
Зернистость абразивных материалов и последователь-
ность их применения определяются исходным состоянием
поверхности и материалом детали.
Детали, имеющие поверхность с классом шерохо-
ватости по ГОСТ 2789—73 ниже четвертого (стальные
поковки, штампованные детали с гофрированной поверх-
ностью, забоины от ударов молотка и т. п.), рекомендуется
шлифовать в четыре-пять переходов, начиная обработку
G абразивов № 25—16.
Для деталей после механической обработки и штампо-
ванных деталей с исходным четвертым классом шерохова-
тости последовательность применения абразивных порош-
ков приведена в табл. 37.
Таблица 37. Последовательность переходов
при шлифовально-полировальной обработке деталей
Класс шеро-
ховатости Номер
Металл детали повер ХИОСТИ Пере- ходы шлиф- по- Паста
исход- буе- рошка
вы и мый
Сталь углеро- 4 6 1 12 —
дистая 2 8
5 8 1 8 — -—
2 5 —
3 4 Шлифовальная
5 9 1 8 —-
2 5 ,—-
3 4 Шлифовальная
4 4 Полировальная
6 9 1 5 —
2 4 Шлифовальная
3 — Полировальная
66
Продолжение табл. 37
Металл детали Класс хов ат оверз исход- ный шеро- ости шести тре- буе- мый Пере- ходы Номер шлиф- по- рошка Паста
Алюминий к его сплавы 5 1 10 10 1 2 3 1 2 3 4 4 Шлифовальная Полировальная Шлифовальная Полировальная
Медь и ее спла- вы, сплавы цинка 6 10 1 2 3 5 4 Шлифовальная » Полировальная
Покрытие медью 8 10 1 — Полировальная
Покрытие нике- лем, хромом 10 11 1 — Полировальная
Пасты, применяемые при шлифовании, имеют различ-
ные составы, и использование их связано с особенностями
производства и накопленным опытом шлифования, поэтому
трудно унифицировать их составы и дать единые рекомен-
дации.
В табл. 38 приведены составы паст для шлифования и
полирования, применяемых предприятиями приборо-
Таблица 38. Пасты для шлифования
и полирования
Состав пасты
Операция Материал Коли- чество, % Примечание
Шлифование среднее Кварц молотый (маршаллит) Парафин нефтянрЗ Кислота олеиновая 60 30 10 —
Шлифование тонкое Шлифпорошок Кислота стеари- новая Вазелин Керосин 75 15 8 2 Для деталей из меди и ее сплавов количество шлиф- порошка умень- шается до 40%
3*
67
Продолжение табл. 38
Состав пасты
Операция Материал Коли- чество, % Примечание
Полирование Окись хрома Силикагель Стеарин Расщепленный жир Керосин 76 2 10 10 2 Паста ГОИ (средняя)
Полирование медных и ни- келевых покрытий Окись алюминия Церезин Стеарин Пчелиный воск 65 14,5 10,0 2,5 —
строительной промышленности и предприятиями, выпу-
скающими изделия широкого ассортимента.
Шлифование абразивными лентами является производи-
тельным процессом обработки, особенно при шлифовании
фасонных поверхностей. Производительность процесса и
шероховатость поверхности зависят от размера зерен
абразива, наклеенного на ленту, и линейной скорости
движения ленты. Например, при шлифовании стальных
деталей 4-го класса шероховатости поверхности для дости-
жения 8-го класса производят обработку в три перехода:
1-й — абразив № 10—8; 2-й — абразив № 6; 3-й —
абразив № 5—3.
В качестве абразивных лент используют склеенные
полосы шлифовальной шкурки или наносят с Помощью
клея шлифпорошки на полосы ткани, бесконечные ремни
и т. п. В первом случае применяют шкурки шлифовальные
на тканевой основе (ГОСТ 5009—75) или на бумажной
основе (ГОСТ 6465—76).
По сравнению с шлифованием на войлочных кругах
обработка абразивными лентами имеет следующие пре-
имущества:
— поверхность соприкосновения значительно больше,
что способствует лучшему рассеиванию тепла;
— скорость движения ленты остается постоянной во
все время шлифования;
— отпадает необходимость в балансировке рабочего
инструмента;
68
— более оперативна переналадка станка;
— более безопасны условия труда рабочего.
Полирование. Этот процесс является заключительной
операцией декоративной отделки, в результате которой
достигаются 10—12-й класс шероховатости поверхности и
зеркальный блеск. Полирование осуществляется с по-
мощью кругов из фетра, войлока, бязи, сукна и других
материалов, периодически емазываемых в процессе работы
полировальными" пастами.
В состав полировальных паст в качестве абразива
вводятся тонкие абразивные порошки (М10—М28) или
такие материалы, как венская известь, окись алюминия,
крокус, окись хрома.
Полированию подвергают металлические покрытия
медью, никелем, хромом или поверхность деталей из
цветных металлов перед нанесением покрытия.
Подводное полирование заключается в обкатывании
деталей совместно с кусками абразива и стальными шари-
ками в мыльном растворе. При этом с поверхности деталей
удаляются заусенцы, скругляются острые кромки, уда-
ляются следы от режущего инструмента и класс шерохо-
ватости повышается с 5—6-го до 10—11-го. Подобное
повышение класса обработки производят обычно в два
этапа. Первый этап — отделка от 5—6-го до 7—8-го клас-
са — называется подводным шлифованием; в качестве
абразивов используют бой шлифовальных электрокорундо-
вых кругов, предварительно обкатанных в течение 30—
60 ч. Для повышения чистоты отделки с 7—8-го до 10—
11-го классов—второй этап—применяют предвари-
тельно обкатанный фарфоровый бой и стальные шарики,
размер которых зависит от конфигурации деталей; корун-
дового или фарфорового боя берется в три—пять раз
больше по объему, чем деталей. Для хорошей обкатки
поверхности сложного рельефа одновременно загружают
шарики различных размеров в количестве от двух до
десяти раз большем по объему, чем деталей.
В каждом случае соотношение объемов абразива,
шариков и деталей подбирается опытным путем. Для
приготовления мыльного раствора применяют хорошие
сорта хозяйственного мыла, вводя его в количестве 0,2—
0,3 % по массе. Вода в ванне подогревается до температуры
306—310 К. Уровень мыльного раствора должен быть на
25 мм выше уровня загрузки барабана.
69
Таблица 39. Линейные скорости частиц
абразивных материалов
Операция Материал деталей Характеристика деталей Линейная скорость, м/с
[Шлифование Чугун, углероди- стая сталь Медь и ее сплавы Цинковые и алю- миниевые сплавы Крупногабарит- ные Простой формы Сложнорельеф- ные Простой формы Сложнорельеф- ные 35—48 18—30 15 14—18 10 10—14
Полирование Чугун, углероди- стая сталь, никель, хром Медь и ее сплавы, серебро Цинковые и алю- миниевые сплавы Детали различ- ной формы 30—35 22—30 18—25
Обработка абразивными Чугун, углероди- стая сталь Тела вращения 35—40
лентами Медные сплавы Плоские и рель- ефные 25—30
Виброабразивная обработка заключается в воздей-
ствии сухого или влажного абразивного порошка на по-
верхность деталей при загрузке деталей в абразивную
среду насыпью в условиях интенсивной вибрации барабана
или другой емкости, в которой находятся детали и абразив.
Виброабразивное шлифование по сравнению со шлифо-
ванием во вращающихся барабанах дает возможность
обрабатывать различные по размеру детали равномерно
по всей поверхности деталей. В качестве абразивного
материала наиболее эффективны пластмассовые абразивные
призмы с треугольным основанием размером 20x20 или
10Х10 мм. Их состав: пластмассовая связка 50% по массе,
карборундовые абразивные гранулы — 50%.
70
Крацевание. Процесс заключается в обработке по-
верхности деталей вращающимися проволочными щет-
ками. В результате воздействия концов проволок, из
которых сплетена щетка, металл очищается от окислов и
приобретает полублестящий вид чистой металлической
поверхности. Крацевание производят до нанесения покры-
тий с целью подготовки поверхности или после нанесения
покрытий для уплотнения их (серебром, цинком, кадмием)
и придания им декоративных качеств; крацованная по-
верхность, кроме того, приобретает невосприимчивость
к «захватам» от рук рабочих при сборочных операциях.
Для крацевания стальных деталей применяют щетки из
стальной проволоки диаметром 0,15—0,25 мм. Для цвет-
ных металлов используют латунную проволоку диаметром
0,1—0,2 мм. Для крацевания серебряных покрытий
диаметр проволоки берется в пределах 0,1—0,15 мм, а для
крацевания золотых покрытий — в пределах 0,07—0,1 мм.
При всех видах механической подготовки поверхности
качество отделки во многом зависит от линейной скорости
вращения (движения) абразивных частиц. В табл. 39
представлены данные о линейных скоростях шлифовочных
и полировальных кругов при обработке деталей из раз-
личных металлов.
16. ОБЕЗЖИРИВАНИЕ
Обезжиривание растворителями. Об-
работка растворителями особенно эффективна при уда-
лении полировальных паст, консистентных смазок, мине-
ральных и растительных масел. Практика применения
для этих целей керосина, бензина, уайт-спирита и других
пожароопасных материалов показала, что, несмотря на
ряд профилактических мер, принимаемых для предупреж-
дения пожароопасных ситуаций, имеется много случаев
тяжелого травматизма, связанных с возгоранием раство-
рителей в цехах покрытий. По этой причине применение
горючих растворителей следует исключать и повсеместно
заменять их на хлорированные углеводороды, используе-
мые в специальных установках, конструкция которых
предусматривает безопасные условия работы (см. рис. 7).
Для комбинированного обезжиривания в кипящем
растворителе, а затем в парах растворителя (температура
кипения 395 К) рекомендуется применять тетрахлорэтилен
’ 71
или трихлорэтилен (температура кипения 360 К), стабили-
зированные катионатом-20 в количестве 1—3 г/л или
нестабилизированные этим продуктом. При обезжирива-
ний в хлорированных растворителях необходимо иметь
в виду, что трихлорэтилен не рекомендуется применять
для деталей из титана, алюминиевых сплавов, медных
сплавов и серебра, а также для серебряных и медных
покрытий. Тетрахлорэтилен не рекомендуется применять
для деталей из титановых сплавов. Не допускается обезжи-
ривать детали, смоченные водой или водными растворами.
Для повышения устойчивости трихлорэтилена в него
вводят в качестве стабилизаторов триэтиламин- (0,01 г/л),
монобутиламин (0,01 г/л) или уротропин (0,01 г/л).
Для удаления консервирующего слоя густой смазки,
например пушечного сала, технического вазелина или
солидола, детали укладывают в проволочные корзины и
погружают на 10—16 мин в подогретое до температуры
353—363 К веретенное масло. Подогрев масла лучше
всего производить с помощью горячей воды или пара
в бачках, имеющих двойную стенку. Оставшийся после
этой операции на деталях тонкий слой веретенного масла
удаляют в органических растворителях или щелочных
растворах.
-Химическое обезжиривание в щелочных растворах.
Производят в стационарных ваннах с перемешиванием
растворов сжатым воздухом или движением деталей или
в моечных машинах различной конструкции. Для обезжи-
ривания печатных плат применяют линий струйной обра-
ботки. Во избежание образования пены при струйных
обработках или перемешивании сжатым воздухом необ-
ходимо в состав растворов вводить пеногасители, например
эмульсию КЭ-10-21 в количестве до 1 г/л.
Составы щелочных растворов для обработки деталей
представлены в табл. 40. Раствор № 1 применяется для
деталей из углеродистых сталей и медных сплавов, за-
грязненных маслами и смазками; раствор № 2 — для
обезжиривания деталей из алюминия и его сплавов, а также
для полированных деталей из меди и ее сплавов; раствор
№ 3 — для струйного обезжиривания заготовок печатных
плат; раствор № 4 — для удаления полировочных паст
с деталей из любых металлов, кроме алюминия; раствор
№ 5 — для удаления смазочно-охлаждающих жидкостей
для деталей из любых металлов.
72
Таблица 40. Составы щелочных растворов
для обезжиривания, г/л
Компоненты Номер раствора
4 2 3 4 5
Натр едкий Сода кальцинированная Тринатрийфосфат Синтанол ДС Жидкое стекло или продукт ОС-20 Моющее средство: МЛ-51 или МЛ-52 ТМС-31 или ТМС-70 15—50 15—40 15—40 3—5 30—35 30—35 3—5 30—50 30—50 3—5 '60—80 15—35
Температура растворов для обезжиривания деталей
335—355 К. Продолжительность обработки в зависимости
от степени загрязнения составляет 5—20 мин.
Применение ультразвуковых колебаний с использова-
нием растворов, представленных в табл. 40, способствует
значительному ускорению процесса обезжиривания и
снижению температуры раствора до 310 К.
Электрохимическое обезжиривание. Этот способ яв-
ляется более эффективным методом очистки поверхности,
чем химическое обезжиривание, так как выделяющиеся на
поверхности деталей пузырьки водорода или кислорода спо-
собствуют отрыву жировых частиц и других загрязнений.
При электрохимическом обезжиривании детали кре-
пятся на подвесочные приспособления и в таком виде
подвергаются последующей обработке во всех ваннах,
включая и ванну нанесения покрытия. Мелкие деталй
обезжиривают в барабанах или колокольных ваннах.
В качестве вспомогательного электрода в ваннах электро-
обезжиривания завешивают стальные листы или листы
никелированной стали.
Составы электролитов для обезжиривания и режимы
обработки приведены в табл. 41.
Для достижения хороших результатов необходимо
соблюдать следующие правила!
— не допускать длительной передержки процесса,
так как это приводит к насыщению деталей водородом и
потемнению поверхности;
73
Таблица 41. Составы электролитов
и режимы обезжиривания
Состав и режим Номер раствора
1 2 3
Состав, г/л:
едкий натр 10—20 — 8—12
сода кальцинированная 20—40 20—40 8—12
трин атрийфосфат 20—40 20—40 4—6
жидкое стекло 3—5 — 25—30
сульфанол НП-3 — 0,1—0,3
Температура, К 330—350 330—350 330—350
Плотность тока, А/дм2 2—10 2—10 1—2
Продолжительность, мин 5—10 3—10 0,5
— обрабатывать только на аноде детали типа пружин,
стальные тонкостенные детали (до 1 мм), а также термо-
обработанные и цементированные детали;
— обезжиривать на катоде детали из меди и ее сплавов,
так как при анодном процессе детали оксидируются и
темнеют;
— при обработке деталей в барабанах из полиэтилена,
оргстекла или винипласта температура раствора может
быть снижена до 315 К, а продолжительность обработки
увеличена до 10—15 мин;
— перед обезжириванием с подвесок должны быть
удалены (стравлены) такие покрытия, как цинк, олово,
свинец и хром, загрязняющие электролиты в результате
их растворения.
Раствор № 1 применяют в основном для стальных
деталей; раствор № 2 — для металлов и покрытий всех
видов; раствор № 3 — для катодного обезжиривания
цинковых сплавов.
17. ТРАВЛЕНИЕ И ДЕКАПИРОВАНИЕ
Травление. Операции травления
производят с целью удаления с поверхности деталей
различного рода окислов: окалины, ржавчины и продук-
тов коррозии цветных металлов. В табл. 42—45 приведены
составы растворов и режимы'для травления углеродистых
сталей, коррозионно-стойких нержавеющих сталей, меди
и ее сплавов, а также алюминиевых сплавов.
74
Таблиир 42. Составы растворов и режимы для травления углеродистых сталей
Состав и режим Номер раствора
1 2 3 4 5 6 7
Состав, г/л:
кислота серная 150—250 — — — 100—200 — —
» соляная 175—200 80—100 150—350 200—220 — — —
» ортофосфорная — — — — —- 120—160 —
ангидрид хромовый — — — — — 180—200 —
уротропин — 40—50 40—50 — — — —
катапин 3—5 — —~ 5—7 8—10 — —
сиитанол ДС или сульфанол нп-з 3—5 3—5 — — — — —
калий йодистый — — — — 0,8—1,0 — —
натр едкий — — — — — — 400—600
натрий азотнокислый — — — — — — 100—200
Температура, К 315—355 300—315 300—330 300 340 340 410
Таблица 43. Составы растворов и режимы
для травления коррозионно-стойких сталей
Состав и режим Номер раствора
1 2 3 4
Состав, г/л: кислота сериая » азотная » фтористоводо- родная кислота соляная натрий хлористый Температура, К Продолжительность, мин 200—250 15—20 20—25 285—300 До 60 80—110 70—200 15—50 285—300 10—60 90—110 320—325 10—15 350—450 70—90 70—90 320—325 1—2
В табл. 46 даны сведения о способах удаления с поверх-
ности деталей травильных шламов, образующихся в ре-
зультате растворения окислов и частично самого металла.
Материалы таблиц составлены' на основании рекоменда-
ций ГОСТ 9.047—75.
В табл. 42 растворы № 1 и 2 предназначены для травле-
ния углеродистых сталей и чугуна. Раствор № 2 не требует
подогрева до температуры 315—355 К. Раствор № 3
рекомендуется для бесшламного травления углеродистых
сталей; раствор № 4 — для деталей с точными размерами
(1-го и 2-го классов); раствор № 5—для травления
стальных деталей 1-го и 2-го классов точности, а также
деталей с частичной окалиной (повышенное содержание
катапина—ингибитора коррозии—препятствует раство-
рению стали); раствор № 6 — для чугунного литья;
раствор № 7 — для разрыхления окалины, если последняя
имеет очень плотную структуру и травление в растворах
№ 1 и 2 не дает должного эффекта.
Продолжительность травления устанавливается в за-
висимости от характера и толщины слоя окислов.
В качестве ингибиторов травления можно использовать
различные присадки, не приведенные в табл. 42, например
присадку ЧМ.
Растворы № 1 и 2 (табл. 43) применяются для удаления
окалины е деталей, изготовленных из сталей марок
12Х18Н9Т, 12Х21Н5Т, 08Х17Н5МЗ и т. п.; растворы
№ 3 и 4 — для удаления окалины с деталей, изготовлен-
76
Таблица 44. Составы растворов и режимы для травления меди и ее сплавов
Состав и режим X Номер раствора
1 2 3 4 5 6
Состав, г/л:
кислота серная — 920 — — 920 790—800
» азотная — — — — 690 100—110
» соляная — — — — 2—4
натрий хлористый — — — — 5—10 т
» азотнокислый 600—800 — 600—800 — — —
кислота ортофосфорная — — — 1600—1700 — —
Температура, К 290—300 290—300 290—300 290—300 290—300 290—300
Продолжительность, с 10—30 10—30 10—30 10—30 До Ю 5—10
Таблица 45. Составы растворов и режимы
для травления алюминиевых сплавов
Состав и режим Номер растворов
1 2 3 4 5
Состав, г/л: едкий натр 50— 125—
кислота фтористоводород- ISO 120— — 150 —
ная кислота азотная 140 660— -
» ортофосфорная — 680 80— 100 — —
натрий хлористый — — 25—35 —
калий кремнефтористый — — 4—6 —— —
кислота соляная — — — — 10—20
Температура, К 320— 290— 290— 320— 290—
Продолжительность, мии 350 До 300 До 300 До 330 0,5— 300 2—60
1,2 3,0 10 1,о
ных из сталей марок 20X13, 40X13 и т. и., причем обра-
ботку производят сначала в растворе № 3, затем без
промывки детали переносят в раствор № 4. Для разрыхле-
ния окалины можно использовать раствор № 1 из табл. 44.
При отсутствии ^фтористоводородной кислоты допускается
замена ее на эквивалентное количество фтористого калия
или натрия.
Растворы № 1 и 2 (табл. 44) применяют для матового
травления латунных деталей со слабоокисленной поверх-
ностью; обработку производят последовательно в раство-
рах № 1 и 2, не делая промежуточной промывки. Подобный
метод травления называют дозированным травлением; он
характеризуется минимальным расходом материалов и
протекает с очень малым по объему выделением окислов
азота. Процесс особо удобен для автоматических линий.
Растворы № 3 и 4 предназначены для матового травления
деталей 1-, 2- и 3-го классов точности. Растворы также
применяют последовательно без промежуточной промывки
(дозированное травление). Раствор № 5 служит для
блестящего травления деталей; раствор № 6 — для мато-
вого травления пружин, тонкостенных и резьбовых деталей.
78
Таблица 46. Составы растворов и режимы удаления травильного шлама
Состав и режим t Номера растворов
1 2 3 4 5 6 7
Состав, г/л:
кислота азотная 70—80 — — 350—450 300—400 740—760. —
» фтористоводородная — —— — 4—5 —- 100—120 —
» серная 80—100 — 15-30 — — — 8—12
ангидрид хромовый — — 70—120 — —~ — 90—110
натр едкий — 50—100 — — — — —
натрий хлористый — — 3—5 — — — —
Температура, К 290—300 290—300 290—300 290—300 290—300 290—300 290—300
Продолжительность, мии До 5 1—3 5—10 1—5 1—10 '—3 3—5
Раствор № 1 (табл. 45) применяется для травления
чистого алюминия, деформируемых и литейных сплавов;
после травления и промывки требуется производить
осветление (см. табл. 46); для уменьшения уноса раствора
выделяющимся водородом рекомендуется добавлять суль-
фанол из расчета 0,5 г/л. Раствор № 2 применяется для
высококремнистых алюминиевых сплавов (осветление не
производится); раствор № 3 — для травления сварных
деталей с негерметизированным сварным швом; раствор
№4 — для получения матовой поверхности на деформи-
руемых сплавах и в качестве подготовительной операций
перед эматалированием и анодированием; раствор № -5 —
для декоративного, так называемого снежного, травления
для алюминия марок АД1, АД, АДО, АД00. Операция
травления производится под переменным током при
напряжении 36 В. Обрабатываемые детали служат электро-
дами.
Растворы № 1 и 2 (табл. 46) применяют для осветления
деталей из углеродистой стали (в растворе № 2 снятие
шлама производят под током, на аноде, при анодной плот-
ности тока 5—10 А/дм2); раствор № 3 — для снятия шламов
с поверхности стальных легированных деталей (после
удаления шламов следует произвести осветление в соляной
кислоте плотностью 1,19 г/см3 в течение 1—3 мин); раствор
№ 4 — для снятия шлама с поверхности деталей из
коррозионно-стойких сплавов; раствор № 5—для деталей
из алюминия и его деформируемых сплавов; раствор № 6 —
для деталей из литейных алюминиевых сплавов; раствор
№ 7 — для сварных деталей с негерметизированным швом.
Для травления магниевых сплавов применяют следую-
щие растворы: азотной кислоты (плотность 1,43 г/см3)
60—70 мл/л, серной кислоты (плотность 1,84 г/см3) 2—
4 мл/л, хромпика калиевого 4—6 г/л или фосфорной ки-
слоты (плотность 1,6 г/см3) 30—40 мл/л, хромового ангид-
рида 15—25 г/л. Температура растворов не выше 300 К,
выдержка 20—30 с. Образующийся после травления серый
налет (шлам) удаляется в растворе плавиковой кислоты
40—50 г/л.
Электролитическое травление применяют для ускоре-
ния процесса и сокращения расхода химикатов, так как
операция производится в разбавленных растворах. Кроме
того, электролитическое (анодное) травление стальных
термообработанных деталей полностью исключает наводо-
80
роживание металла, что неизбежно происходит при хими-
ческом травлении и выражается в виде «травильной
хрупкости».
Для анодного травления стальных деталей применяют
электролит состава, г/л: серная кислота — 80—120; хло-
ристый натрий — 10—20. Температура раствора 290—
300 К, анодная плотность тока 3—5 А/дм2, выдержка
3—5 Мин. В качестве катодов применяют свинец.
Для удаления окалины, образующейся после горячей
прокатки листов из нержавеющей стали, применяют
электролитическое травление переменным током промыш-
ленной частоты напряжением 12—18 В при плотности
тока 5—10 А/дм2. Электродами служат обрабатываемые
листы стали.
Анодное травление используют для получения рельеф-
ного рисунка на поверхности плоских стальных деталей.
Например, для нанесения рисок и делений на поверхности
стального мерительного инструмента используют процесс
анодного травления в электролите состава, г/л: хлористый
аммоний — 60, железоаммиачные квасцы — 30. Темпера-
тура электролита 290—300 К, плотность тока 20—25 А/дм2,
выдержка 1 мин и более в зависимости от заданной глу-
бины рисок. Изоляцию поверхности производят асфальто-
вым лаком. Катоды свинцовые.
Удаление окалины в расплавленных щелочах. Процесс
электролитического травления стальных деталей с окали-
ной в расплавленных щелочных составах обеспечивает
возможность получения чистой поверхности без каких-
либо следов растравливания и без изменения свойств
металла. В ванну для травления загружают куски техни-
ческого едкого натра и едкого калия, взятые в отношении
3 : 1 или 4:1.
Плавление щелочей происходит при температуре 425 К,
рабочая температура в ванне должна составлять 650 ±
± 50 К. Корпус ванны изготовляют из листовой стали; его
снабжают электронагревателями, теплоизоляционной ру-
башкой, бортовой вентиляцией и подключают в качестве
электрода к источнику постоянного тока напряжением 6 В.
Детали, смонтированные на подвеску, вначале выдер-
живают над поверхностью расплава в течение 5—10 мин
для прогрева и удаления с их поверхности влаги. Процесс
электролитического травления ведут при плотности тока
5—10 А/дм2, чередуя катодную и анодную обработку через
81
Таблица 47. Составы растворов и режимы для активации
Состав и режим Номер раствора
1 2 3 4 5 6 7 8 9
Состав, г/л:
кислота серная — 50—100 25—50 — 30—80 5—15 — 50—100 —
» соляная 50—100 — 25—50 50—100 — — — — 300—350
калий цианистый — — — — — — 30—50 — —
уротропин — — — 40—50 — — — — —
Продолжительность, с 15—45 15—60 5—10 15—60 10—15 3—5 5—15 30—60 30—60
каждые 5 мин. Общая продолжительность процесса 15—
30 мин. Процесс очистки заканчивается катодной обработ-
кой, после чего выключают постоянный ток и выгружают
штангу с подвесками, выдерживая ее над ванной в течение
3—5 с для стекания избытка щелочи. Затем детали дву-
кратно погружают в воду на 3—5 с.
Пои быстром выполнении этой операции поверхность
деталей остается светлой и сухой. Шлам, накапливающийся
на поддоне, установленном выше дна ванны на 100—150 мм,
должен периодически удаляться.
Активация (декапирование). Операция декапирова-
ния производится непосредственно перед погружением
деталей в гальваническую ванну с целью удаления тон-
чайших окисных пленок, которые образуются на поверх-
ности металла в результате даже кратковременного хра-
нения.
В табл. 47 приведены составы растворов, применяемых
в гальванотехнике для этой цели.
Растворы № 1—3 применяют перед нанесением различ-
ных покрытий на детали, изготовленные из углеродистой
стали и медных сплавов, а также для медных и никелевых
покрытий; раствор № 4 — для стальных термообработан-
ных деталей, пружин и тонкостенных деталей; раствор
№ 5 — для цинковых сплавов, а раствор № 6 — для
цинковых и кадмиевых покрытий после обезводорожива-
ния перед нанесением хроматных пленок (пассивирова-
ние); раствор № 7 — для деталей из медных сплавов,
а также покрытий медью, латунью, серебром перед нанесе-
нием покрытий серебром и золотом в цианистых электро-
литах; раствор № 8 — перед палладированием или роди-
рованием серебряных покрытий; раствор № 9 — перед
палладированием или родированием никелевых покрытий.
После активации следует промывка в проточной холод-
ной воде и загрузка в гальваническую ванну. Температура
растворов активации 290—300 К, продолжительность
процесса 5—15 с.
18. ПРОМЫВОЧНЫЕ ОПЕРАЦИИ
Промывочные операции имеют боль-
шое значение для качества покрытий и влияют на экономи-
ческие показатели производства.
Назначение промывок — удаление с поверхности дета-
лей растворов и продуктов реакций, образовавшихся от
83
предыдущих операций, с тем чтобы в последующую ванну
не вносить примеси других веществ.
Плохая промывка приводит к образованию различных
дефектов покрытий, а слишком обильная промывка влечет
за собой повышенный расход воды, потребление которой
с каждым годом все более ограничивается.
Для промывочных операций применяют водопроводную
(питьевую) воду, требования к которой определяются
ГОСТ 2874—73.
Для промывки деталей перед загрузкой в ванны,
компоненты которых по технологическим условиям раство-
ряются в деминерализованной или дистиллированной
воде, применяют деминерализованную воду. Определение
ее качества производится по значению электрического
сопротивления, которое должно быть не менее 50 мкОм/см.
Деминерализованную воду применяют также для ванй
улавливания и ванн уплотнения анодной пленки на
алюминиевых сплавах.
Промывка в холодной водопроводной воде может осу-
ществляться в прямоточных или противоточных ваннах
каскадной промывки (см. рис. 15).
Расход воды в ваннах каскадной промывки значительно
меньше, однако он зависит не только от способов про-
мывки, но и от предельно допустимой концентрации компо-
нентов растворов в ваннах промывки, а также от масшта-
бов промывки и конфигурации деталей.
Для определения часового расхода воды в одиночной
ванне промывки пользуются формулой (по ГОСТ 9.047—75)
Qp = q j/ ,
где Qt> — часовой расход воды, л/ч; q — удельный вынос
раствора из ванны поверхностью деталей, л/м2; F —
промываемая поверхность, м2/ч; К° — критерий окон-
чательной промывки; . п — количество ступеней про-
мывки.
Удельный вынос раствора из ванны зависит от конфи-
гурации изделий и приведен в гл. 15 справочника. Для
расчетов расхода воды можно пользоваться ориентировоч-
ными данными, приведенными в табл. 48.
Критерий окончательной промывки № — это величина,
которая показывает, во сколько раз следует снизить
концентрацию основного компонента или раствора, выно-
Таблица 48. Значение удельного выноса растворов
Вид обработки Удельный вынос рас- творов, л/м2
На подвесках с выдержкой над ванной для стекания раствора не менее 6 с 0,2
В колоколах и барабанах с выдержкой над ванной не менее 15 с 0,4
В корзинах и сетках с выдержкой над ванной не ме- нее 15 с 0,5
На подвесках и в барабанах в особо агрессивных растворах; время стекания не регламентируется (на- пример, травление меди в смеси азотной и серной кис- лот) 0,7
еимого поверхностью деталей, до значений, предельно
допустимых в ванне промывки:
сп
где Со — концентрация основного компонента в электро-
лите, применяемом для операции, после которой следует
промывка, г/л (за основной компонент принимают тот,
для которого критерий промывки получается наиболь-
шим); Сп — предельно допустимая концентрация основ-
ного компонента в воде после промывки в ней деталей, г/л.
Значение Сп определяется по табл. 49.
Таблица 49. Значения предельно допустимых
концентраций основного компонента в ванне промывки
Наименование компонента или иона электролита (рас- твора) Наименование операции или характеристика электролита (раствора), перед которыми произво- дится промывка Предельно допу- стимая концен- трация основного компонента в воде после опера- ции промывки, г/л
Общая щелочность в пересчете на NaOH Щелочной 0,8
Анодирование алюми- ния и его сплавов 0,05
Красители (для окра- шивания по шифру АН. ОКС) Межопер анионная про- мывка, сушка 0,005
85
Продолжение табл. 49
Наименование компонента или иона электролита (рас- твора ) Наименование операции или характеристика электролита (раствора)f перед которыми произво- дится промывка Предельно допу- стимая концен- трация основного компонента в воде после опера- ции промывки,' г/л
Кислота в пересчете на H2SO4 Кислый о,1
Щелочной 0,05
Цианистый 0,01
Наполнение и пропит- ка покрытий, сушка 0,01
С1\;бщ, Sn2+, Sn4+, Zn2+, Cr6+, Pb2+ Межоперационная про- мывка, сушка 0,01
Cd2+, CNS- 0,015
Cu2\ Cu+ Никелирование 0,002
Сушка 0,01
Ni2+ Меднение 0,02
Хромирование, сушка 0,01
Fe2+ Сушка 0,15
Соли драгоценных ме- таллов в пересчете на металл Сушка 0,001
Если перед промывкой устанавливают ванны — улав-
ливатель электролита, то значение № уменьшают умноже-
нием на коэффициенты: 0,4 — при одной ванне улавлива-
ния; 0,15 — при двух ваннах улавливания; 0,06 — при
трех ваннах улавливания.
86
Глаза 5.
ЦИНКОВАНИЕ
И КАДМИРОВАНИЕ
19. ЦИНКОВАНИЕ
Цинк относится к весьма активным
металлам, легко реагирующим с кислыми и щелочными
растворами. В паре с железом цинк является анодом,
поэтому в результате коррозионных процессов, происходя-
щих на поверхности оцинкованных деталей, растворяется
цинк, а не основной металл, который не корродирует до
тех пор, пока сохраняется цинковое покрытие. Средняя
скорость разрушения цинкового покрытия в промышлен-
ных районах составляет около 1,0—1,5 мкм в год, причем
по мере накопления на поверхности продуктов коррозии
цинка скорость растворения цинкового покрытия умень-
шается й пленка из продуктов коррозии толщиной до 20 мкм
служит своего рода дополнительной защитой. Хорошие
защитные свойства цинка и его низкая стоимость по
сравнению с другими цветными металлами обусловливают
широкое распространение цинкового покрытия, которое
составляет более 60% от всех видов гальванических
покрытий.
Толщина цинковых покрытий в зависимости от условий
эксплуатации устанавливается отраслевой нормативно-
технической документацией. В табл. 50 представлены дан-
ные по цинковым покрытиям для стальных деталей.
Цинковые покрытия достаточно эластичны и хорошо
выдерживают развальцовку, изгибы, вытяжку. Свеже-
осажденный цинк хорошо паяется с применением бескис-
лотных флюсов; для пайки цинковых покрытий со сроком
хранения более 10—15 дней необходимы активные флюсы.
Для цинкования используются различного типа элект-
ролиты — кислые, цианистые, аммиакатные, цинкатные,
пирофосфатные. Во всех электролитах цинк двухвалентен,
и, следовательно, его электрохимический эквивалент
равен 0,339 мг/Кл.
Скорость осаждения цинка в зависимости от катодной
плотности тока и выхода по току представлена в табл. 51.
При расчете данных табл. 51 плотность цинка принята
равной 7,1 г/см3, что соответствует плотности металлурги-
87
Таблица SO. Данные по цинковым покрытиям
для стальных деталей
Группа условий эксплуатации Толщина покрытия, юш Обозначение Область применения
л 3—6 ЦЗ Резьбовые крепленые детали с шагом до 0,4 мм
л 6—9 Ц6 Детали приборов, стан- ков
с, ж 9—12 Ц9.хр Резьбовые детали с ша- гом более 0,8 мм
с с, ж ж, ож 15—18 24—30 36-42 Ц15.хр Ц24.хр ЦЗб.хр Защита от коррозии раз- личных деталей
Примечания: 1. Грушод условий эксплуатации приняты по ГОСТ 14067^68:' Л — легкие, С ’в- средние, Ж —* жесткие, ОЖ — очень жесткие. 2. Индекс «хр» в обозначении покрытия означает, что покрытие пассивировано в хроматных растворах для увеличения кор- розионной стойкости.
Таблица 51. Скорость осаждения цинка, мкм/ч
Катодная плотность ток а« А/дм® Выход по току, %
70 75 80 85 90 95 100
1 12,0 12,9 13,8 14,6 15,5 16,4 17,2
2 24,0 25,8 27,6 29,2 31,0 32,6 34,4
3 36,0 38,7 41,3 43,8 46,5 49,2 51,6
4 48,0 51,6 55,2 56,4 62,0 66,6 68,8
5 60,0 64,5 69,0 73,0 77,5 82,0 86,0
6 72,0 77,4 82,6 . 87,8 93,0 98,1 103,2
7 84,0 90,3 96,1 102,3 108,0 114,8 120,4
8 96,0 103,2 110,4 112,8 124,0 131,2 137,6
9 108,0 116,1 123,9 131,5 139,5 147,6 154,8
10 120,0 129,0 138,0 146,0 155,0 164,0 172,0
88
ческого цинка; плотность электролитического цинка в за-
висимости от его структуры может несколько отличаться
от этого значения, поэтому в практике наблюдаются слу-
чаи различия между расчетной толщиной покрытия и
толщиной, измеренной оптическими методами.
Цинкование в кислых электролитах. В кислых элек-
тролитах цинк находится в виде простого гидратирован-
ного иона и разряд его на катоде происходит по схеме
Zn2+ + 2е —» Zn°.
Выход по току близок к 100%. Анодный процесс проте-
кает без затруднений, и вследствие химического растворе-
ния цинковых анодов анодный выход потоку больше 100%.
Катодная поляризация весьма незначительна, поэтому
рассеивающая способность кислых электролитов низкая,
и они рекомендуются для покрытия деталей простой формы
(болты, листы, проволока и т. п.).
В кислых электролитах получаются покрытия с очень
малой степенью наводороживания стальных деталей,
поэтому тонкостенные термически обработанные детали
(пружины, пружинные шайбы) следует цинковать в кис-
лых электролитах.
Составы электролитов и режимы цинкования приве-
дены в табл. 52.
Таблица, 52. Составы кислых электролитов
и режимы цинкования
Состав и режим Номер электролита
1 2
Состав, г/л: сернокислый цинк » натрий » алюминий алюмокалиевые квасцы декстрин блескообразователь У2 » ДЦУ Показатель pH Температура, К Плотность тока, А/дм3: без перемешивания с перемешиванием Катодный выход по току, % 200—300 50—100 30—50 8-10 3,5—4,5 290—300 1—2 3-6 95—98 250—300 80—100 50—60 1—2 1,5—2,0 1,0 3,0—4,0 290—300 2,0—2,5 3,0—4,5 95—98
89
В приборостроении получил применение фторборатный
электролит, который обладает более высокой рассеиваю-
щей способностью, позволяет получать покрытия с более
тонкой структурой и особенно эффективен при цинковании
деталей из хромистых сталей. Фторборатный электролит,
кроме того, допускает возможность осаждать цинк при
более высоких плотностях тока (до 15 А/дм2).
Состав электролита, г/л
Борфтористоводородвый цинк.................... 250—300
» аммоний...................... 25—30
Борная кислота ................................ 10—15
Тиомочевина ................................... 4,0—5,0
Поверхностно-активная добавка ................. 1,5—2,0
Показатель pH электролита 3,0—4,5, катодная плот-
ность тока при комнатной температуре 3—5 А/дм2, при
температуре 310—315 К — до 10 А/дм2.
Приготовление электролитов. Каждый из компонентов
взвешивают в количестве, соответствующем составу и
объему ванны, растворяют в отдельных емкостях в горя-
чей воде, после чего все растворы декантируют или фильт-
руют в рабочую ванну, которую затем доливают водой до
уровня. Для приготовления электролитов можно исполь-
зовать питьевую воду, однако лучше применять деионизи-
рованную воду или конденсат паровых котлов.
Блескообразующие добавки вводят в последнюю оче-
редь. Перед введением блескообразователей рекоменду-
ется электролит проработать током в течение 8—15 ч,
завешивая на катод железные листы при катодной плот-
ности тока 0,5—0,8 А/дм2.
Борфтористоводородный цинк обычно приготовляют
непосредственно в цехе из окиси цинка и борфтористо-
водородной кислоты. Для этого в борфтористоводородную
кислоту добавляют при помешивании окись цинка. Расчет
необходимого количества материалов ведут, учитывая
реакцию
ZnO + 2HBF4 = Zn (BF4)2 + H2O.
Аналогичным образом приготовляют борфтористово-
дородный аммоний.
Основные неполадки при цинковании в кислых элек-
тролитах и способы их устранения представлены в табл. 53.
S0
Таблица 53. Основные неполадки
при цинковании в кислых электролитах
Характер неполадок Причина неполадок Способ устранения
Образование круп- нокристаллических покрытий и наростов на острых кромках и углах деталей Защелачивание электролита: повы- шенная катодная плотность тока; по- ниженное содержа- ние солей цинка 1. Подкислить элек- тролит серной кисло- той до pH = 3,54-4,5. 2. Снизить плотность тока. 3. Откорректировать электролит по цинку
Шероховатость по- крытия Накопление в элек- тролите механиче- ских примесей Отфильтровать электролит
Образование пят- нистых покрытий Накопление в элек- тролите солей железа Добавить перекись водорода (до 0,5 мл/л) в нагретый до 340 К электролит н после подщелачивания содой отфильтровать (pH = = 5,24-6,0)
Темный оттенок покрытия при всех плотностях тока Наличие примесей органических ве- ществ 1. Проработать элек- тролит, подкисленный до pH — 24-3, током. 2. Добавить пере- кись водорода и про- работать током
Образование «пу- зырей» в покрытии (отслаивание) Чрезмерное наво- дороживание металла при подготовитель- ных операциях; по- ниженная кислот- ность 1. Изменить спосо- бы подготовки поверх- ности. 2. Подкислить элек- тролит
Образование хлопьевидных сгуст- ков в электролите Длительное пре- бывание электролита без тока; защелачи- вание электролита Подкислить элек- тролит серной кисло- той
91
Продолжение табл. 53
Характер неполадок Причина неполадок Способ устранения
Образование тем- ных полосчатых по- крытий, сопрово- ждаемое питтингом Наличие в элек- тролите солей элек- троположительных металлов (медь, оло- во). Попадание в электролит примесей органических веществ (клей, растворители) или азотной кислоты Проработать под- кисленный до pH — = 2-т-З электролит то- ком
Ослабление блеска в электролитах бле- стящего цинкования Недостаток блес- кообр азователей Добавить блеско- образователи из рас- чета 1/3 от нормы
Цинкование в цианистых электролитах. В цианистых
электролитах цинк находитея в виде комплексного аниона
Zn (CN)®~, и осаждение цинка на катоде происходит по
схеме
Zn (ON)®’ + 2е -> Zn + 4CN“.
Помимо разряда цинка на катоде происходит разряд
водородных ионов, вследствие чего выход по току падает
до 80—50%. Например, для электролита № 1 из табл. 54
катодный выход по току изменяется следующим образом:
Катодная плотность тока, А/дм2 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0
Выход по току, % ........ 90 87 80 75 55
Цианистые электролиты благодаря значительной ка-
тодной поляризации, падению выхода по току с ростом
плотности тока и хорошей электропроводности обладают
высокой рассеивающей способностью и применяются для
покрытия сложнопрофилированных деталей.
Составы наиболее употребительных электролитов (по
ГОСТ 9.047—75) приведены в табл. 54.
Электролит № 1 — универсального типа, электролит
№ 2 служит для получения блестящих осадков цинка,
электролит № 3 используется для колокольных и барабан-
ных ванн.
82
Таблица 54. Составы электролитов и режимы цинкования
в цианистых электролитах
Состав и режим Номер электролита
1 2 3
Состав, г/л: окись цинка 10—18 20—45 8—10
натрий цианистый об- 20—30 50—120 18—20
щнй натр едкий 50—70 50—100 60—80
натрий сернистый 0,5—5,0 0,5—5,0 —
глицерин 0,5—1,0 —
блескообразующая — 6—10 —
добавка БЦУ Температура, К 290—315 295—305 290—300
Плотность тока, А/дм2: без перемешивания 0,5—2,0 1—3 0,5—2,5
с перемешиванием 2—5 3—5 2—5
Для удаления поглощенного при цинковании водорода
производят прогрев деталей при температуре 376 К
в течение 2—2,6 ч.
Приготовление электролитов. Все компоненты в коли-
чествах, соответствующих средним рецептурным данным,
необходимо растворить в следующем порядке. Отдельно
в минимальном количестве воды растворить цианистый
натрий и едкий натр. Окись цинка развести в небольшом
количестве воды до пастообразного состояния и постепенно
при тщательном перемешивании добавить ее в раствор
цианистого натрия. После растворения основной массы
окиси цинка добавить раствор едкого натра, все тщательно
перемешать. Полученный раствор после отстаивания де-
кантировать в рабочую ванну, добавить в него водный
раствор сернистого натрия и глицерина и долить водой до
заданного объема. Блескообразующая добавка вводится
в электролит после его проработки током до получения
светлых осадков цинка. Электролит следует корректи-
ровать не реже двух раз в месяц по данным химического
анализа на содержание окиси цинка, цианистого натрия и
едкого натра. Глицерин и сернистый натрий добавляют,
исходя из внешнего вида покрытия; обычно при двухсмен-
ной работе ванны через 2—3 дня добавляют сернистый
натрий из расчета 0,1—0,3 г/л. В процессе работы из-за
93
Таблица 55. Основные неполадки при цинковании
в цианистых электролитах
Характеристика неполадок < Причина неполадок Способ устранения
Темный цвет по- крытия; покрытие плохо осветляется в HNO3 Наличие в элек- тролите солей тяже- лых металлов (Си > > 0,1 г/л, Sn > > 0,05 г/л) Ввести в электро- лит Na2S 3—4 г/л; обработать электро- лит цинковой пылью (2—5 г/л) и прорабо- тать током при плот- ности тока 0,1— 0,2 А/дм2
Малая скорость осаждения цинка; ин- тенсивное г азовыде- ление на катоде Избыток цианидов в электролите Добавить окись цинка
Образование на анодах белой плен- ки; повышенное на- пряжение на ванне; снижение концен- трации цинка Недостаток циани- дов; пассивирование анодов вследствие значительного умень- шения нх поверхно- сти Добавить циани- стый натрий; увели- чить анодную поверх- ность
Плохо покрыва- ются цинком углуб- ления Мала концентра- ция цианидов; нагрев электролита Добавить циани- стый натрий; снизить температуру электро- лита
Полосчатость по- крытия и неоднород- ный оттенок; хруп- кость покрытия Загрязнение элек- тролита органически- ми веществами Ввести активиро-. ванный уголь (1— 2 г/л), отфильтровать через 2—3 ч н прора- ботать током
Кристаллизация солей на стенках ванны Накопление кар- бонатов больше 100 г/л Ввести гидрат оки- си бария или кальция из расчета 1,5 г на 1 г карбонатов н отфиль- тровать электролит
94
Продолжение табл. 55
Хар акте р исти к а неполадок Причина неполадок Способ устранения
Отслаивание по- крытия Некачественн ая подготовка деталей перед покрытием; на- личие дефектов в ме- талле в виде зака- танных пленок ока- лины и т. п. Улучшить подго- товку поверхности; из- менить технологию изготовления деталей
Шероховатость по- крытия Наличие взвешен- ных частиц шлама, пыли и т. п.; чрез- мерно высокая плот- ность тока Отфильтровать электролит; снизить плотность тока
Ухудшение блеска покрытия в ваннах блестящего цинкова- ния Недостаток блес- кообразователя; пе- регрев электролита выше 310 К Добавить блеско- образователь; снизить температуру электро- лита
попадания в электролит вредных примесей, а также
изменения состава электролита наблюдаются неполадки,
приведенные в табл. 55.
Цинкование в аммиакатных электролитах. В аммиакат-
ных электролитах, применяемых взамен цианистых, цинк
находится в виде комплексных катионов [Zn(NH3)n(H2O)m]2+
при pH среды более 5.
При pH менее 5 аммиачный комплекс распадается
и цинк образует простые акваионы. Аммиакатные
электролиты обладают хорошей рассеивающей способ-
ностью и пригодны для цинкования сложнорельефных
деталей.
Необходимо иметь в виду, что в электролитах этого
типа содержится в больших количествах анион СГ,
поэтому в технологических процессах следует предусмат-
ривать очень хорошую промывку деталей после цинкова-
ния, так как остатки неотмытого иона СГ могут вызвать
коррозию цинкового покрытия при эксплуатации. Со-
ставы рекомендуемых электролитов представлены в
табл. 56.
95
Таблица 56. Составы электролитов и режимы
цинкования в аммиакатных электролитах
Состав и режим Номер электролита
1 2 3
Состав, г/л: 35—45
окись цинка —- —
цинк хлористый — 40—120 40—45
хлористый аммоний 20—220 120—230 200—250
уротропин 20—25 — —
уксуснокислый ам- моний 80—100 — 25—40
препарат ОС-20 4—5 — —
диспергатор НФ, мл/л 6—8 — 17—35
блескообр азу ющие добавки, мл/л:
Ликонда * Zn SPA — 50 —
Ликонда Zn SRB .— 5 -—
Показатель pH 7,5—8,2 4,8—5,5 3,5—4,5
Катодная плотность тока, А/дм2 2—3 До 7 3-5
Температура, К 290—300 290—300 290—300
* Добавки Ликонда поставляются в готовом виде предприятием Литбытхим, г. Вильнюс.
Электролит № 1 предназначен для покрытия сложно-
рельефных деталей и рекомендован ГОСТ 9.047—75;
электролит № 2 — для получения блестящих покрытий;
электролит № 3 — для использования при покрытии
в колоколах и барабанах, так как аноды не пассивируются
даже при большой плотности тока, что имеет место при
малой анодной поверхности в указанных ваннах.
Приготовление электролитов. К концентрированному
раствору хлористого аммония, нагретого до температуры
325—355 К, следует добавить при непрерывном перемеши-
вании окись цинка до полного ее растворения. Получен-
ный раствор комплексной соли цинка фильтруют в рабо-
чую ванну, куда вводят остальные компоненты в соответ-
ствии с расчетом. Приготовленный электролит прорабаты-
вают током при плотности тока 0,5 А/дма до получения
качественных осадков цинка, после чего вводят блеско-
образователи (для ванн блестящего цинкования). Непо-
ладки, встречающиеся в работе при цинковании в аммиа-
катных электролитах, представлены в табл. 57.
66
Таблица 57. Основные неполадки при цинковании
в аммиакатных электролитах
' Характеристика неполадок Причина неполадок Способ устранения
Покрытие темное, иногда губчатое; рас- твор прозрачен Наличие в электро-" лите примесей меди более 0,2 г/л, железа более 9 г/л; низкое содержание ОС-20 Проработать элек- тролит током или вве- сти цинковую пыль с последующей филь- трацией; добавить ОС-20
На краях деталей образуется «подгар» Завышена плот- ность тока; слишком низкая температура Снизить плотность тока; подогреть элек- тролит
Осадки цинка шеро- ховатые, на внутрен- них поверхностях по- крытия нет Недостаток в элек- тролите аммонийных солей Добавить хлори- стый аммоний
Светлый шерохо- ватый осадок цинка в виде крупчатых на- сосов Наличие взвешен- ных частиц Отфильтровать электролит
Образование осад- ка белого цвета на стенках ванны и ано- дах Кристаллизация избыточных солей цинка вследствие ох- лаждения электро- лита Подогреть элек- тролит
Выпадение на дно ванны осадка солей цинка Снижение pH элек- тролита Подщелочить элек- тролит добавлением аммиака
Образование питтин- га в покрытии Недостаток в элек- тролите смачивателя (ОС-20) Добавить ОС-20
Ухудшение каче- ства покрытий с обра- зованием более тем- ных осадков Нагрев электроли- та выше 320 К Охладить электро- лит
Обильное ценооб- разование в ванне с погруженным бараба- ном Большая загрузка деталей Уменьшить за- грузку нли подобрать подходящий пенога- ситель
4 Ямпольский А. М. и др.
97
Цинкование в цинкатных электролитах. Б цинкатных
электролитах цинк находится в виде комплексного аниона
ZnOl", образующегося при растворении гидрата окиси
цинка в избытке едкого натра:
Zn (ОН)2 + 2NaOH = NaBZnO2 + 2Н2О.
Хорошая рассеивающая способность обусловливается
высокой электропроводностью электролитов, значитель-
ной катодной поляризацией при разряде цинка, а также
падением выхода по току с ростом плотности тока.
Составы электролитов и режимы цинкования приведены
в табл. 58.
Таблица 58. Составы электролитов и режимы
цинкования в цинкатных электролитах
Состав и режим Номер электролита
1 2 3
Состав, г/л:
окись цинка 50—60 10—12 5
едкий натр 200—220 90—120 150
полйэтиленполиамин — 1,0 5
тиомочевина — о,1 —
желатина — 0,1 ——
ванадат аммоння —— 0,02
блескообразователь — 7 —-
БЦУ, мл/л 0,15—0,25
станнат калия — » 1
Температура, К 330—345 290—300 290—300
Катодная плотность тока, А/дм2 Выход по току, % 1,5—2,0 1—2,5 1,5
85—90 75—80 81—83
Электролит № 1 рекомендуется для деталей несложных
и для покрытия в барабанах; электролит № 2 — для
получения блестящих покрытий; электролит № 3 — для
сложнорельефных деталей.
Электролит № 2 имеет довольно сложный состав,
трудно поддающийся анализу, поэтому его корректировка
производится ежедневно введением корректирующего рас-
98
твора в количестве 1 мл после прохождения 3600 Кл
электричества и в составе, л:
Полиэтиленполиамин (10%-ный).............. 1
Тиомочевина (2%-ная)................. 1
Добавка БЦУ (50%-ная) ° ............... 1
Ванадат аммония (1%-ный) 0,5
Приготовление электролитов. Едкий натр растворяют
в 1/10 объема ванны, в которой готовятся растворы; к нему
осторожно при непрерывном перемешивании добавляют
рассчитанное количество окиси цинка до полного ее
растворения. Затем доливают воду до 3/4 объема ванны и
полученный раствор цинката натрия с избытком едкого
натра фильтруют в рабочую ванну. Все добавочные
компоненты растворяют отдельными порциями в не-
большом количестве воды и вводят в рабочую ванну.
Ванадат аммония растворяют перед введением в рабо-
чую ванну в отдельной порции раствора цинката нат-
рия.
Пирофосфатные электролиты. В пирофосфатных
электролитах цинк находится в виде комплексного аниона
[Zn (Р2О7) ]6~. Электролиты совершенно безвредны, устой-
чивы в работе и по рассеивающей способности прибли-
жаются к цианистым электролитам. Однако вследствие
плохой растворимости пирофосфатов цинка концентрация
цинка невысока, и его осаждение происходит при неболь-
ших плотностях тока, несмотря на подогрев электролита.
ГОСТ 9.047—75 рекомендует пирофосфатный электро-
лит следующего состава, г/л:
Цинк сернокислый ............................ 50—60
Натрий пирофосфорнокислый ................... 180—200
Аммоний фосфорнокислый двухзамещенный .... 16—20
Декстрин......................'.............. 3—5
Температура электролита 325—330 К; катодная плот-
ность тока до 3 А/дм2; pH = 8,04-8,3.
Цинкование в прочих электролитах. Известен ряд
электролитов, в которых цинк находится в виде органиче-
ских комплексных солей: этилендиаминовый, триэтанола-
миновый и др.; однако сложность обезвреживания амино-
соединений в сточных водах ограничивает их широкое
применение. Из электролитов, содержащих органический
комплексообразователь, рекомендуется аммиакатно-суль-
4* 99
фосалициловый электролит, который нетоксичен и обла-
дает хорошей рассеивающей способностью.
Состав электролита, г/л
Окись цинка....................................... 80
Сульфосалициловая кислота.........................165
Бифторид аммония .................................100
Бутиндиол ......................................... 1
Желатина........................................... 1
Показатель pH доводится до значений 8—8,5 введением
водного раствора аммиака.
Электролит используется при комнатной температуре;
катодная плотность тока до 6 А/дм2 при перемешива-
нии.
Пассивирование цинковых покрытий. Для усиления
защитных свойств цинкового покрытия применяется опе-
рация пассивирования путем обработки цинкованных
деталей в растворах хромовой кислоты или ее солей. При
этой обработке происходит частичное растворение цинка
с образованием пленки хроматов цинка и соединений
трехвалентного хрома, придающих пленке характерные
цвета побежалости радужных оттенков. Толщина пленки
до 0,5 мкм. Хроматные пленки не допускают нагрева их
до температуры выше 335 К, так как при этом происходит
дегидратация, вследствие чего снижаются защитные и
механические свойства пленок. Операции пассивирования
(хроматирования) обычно предшествует операция осветле-
ния, которая выполняется в растворе азотной кислоты
концентрацией 10—30 г/л. Температура раствора — ком-
натная, время выдержки 5—15 с.
При обработке в автоматических линиях концентрация
азотной кислоты снижается до 4—7 г/л, а продолжитель-
ность обработки увеличивается до 1 мин. В случае, когда
азотная кислота введена в состав раствора для хроматиро-
вания, операция осветления совмещается с хроматирова-
нием. В табл. 59 приведены составы растворов и режимы
хроматирования цинковых покрытий.
Раствор № 1 применяется при обработке деталей на
подвесках в ваннах с ручным обслуживанием. Раствор
№ 2 предназначается для радужного пассивирования
полублестящих и блестящих покрытий и рекомендуется
для обработки деталей в барабанах, переносимых авто-
100
Таблица 59. Составы растворов и режимы
пассивирования (хроматирования) цинковых покрытий
Состав и режим Номер раствора
1 2 3 4 5
Состав, г/л: бихромат натрии пассивирующая смесь Ли- конда-1 серная кислота азотная » сернокислый натрий Температура, К Продолжительность, с 100— 150 8—12 290— 300 5—20 70—80 1,5- 3 290— 300 20—40 15—25 15—30 10—20 290— 300 15—60 25—35 4—7 10—15 290— 300 30—60 200— 220 8—10 100— ПО 4—6 290— 300 10—30
операторами, так как время переноса деталей до промыв-
ной ванны-не критично.
Пассивирующая смесь Ликонда-1 приобретается в виде
готового продукта; в ее состав входят, %:
Бихромат натрия....................................60,8
Борная кислота................................... 13,9
Сернокислый натрий................................... 3,9
Сернокислый магний ................................13,6
Азотнокислый натрий.................................. 7,8
Расход смеси Ликонда-1 — 1 кг на 65 м2 обрабатывае-
мой поверхности. Смена раствора — 1 раз в месяц.
Раствор № 3 предназначен для деталей, подвергаемых
обезводороживанию после пассивирования; раствор № 4 —
для одновременного пассивирования и осветления (в рас-
творе можно обрабатывать детали на подвесках и в бара-
банах); раствор № 5 — для получения светлой пассивной
пленки. Детали после обработки в растворе № 5 промы-
ваются проточной холодной водой и затем осветляются
погружением на 1—2 мин в раствор тринатрийфосфата
при комнатной температуре.
Характерные неполадки при пассивировании пред-
ставлены в табл. 60.
101
Таблица 60. Неполадки при пассивировании
Характеристика неполадок Причина неполадок Способ устранения
Образование ко- ричневой легко сти- рающейся пленки Увеличение pH рас- твора; передержка деталей в растворе Добавить серную кислоту до заданного pH; сократить время выдержки
Пятнистые пленки на внутренних по- верхностях деталей Разбавление рас- твора Добавить свежий раствор в концентри- рованном виде
Неравномерность оттенка пленок Недостаточное по- качивание деталей Усилить покачи- вание подвесок с де- талями
Пленка синевато- го цвета Недостаток бихро- матов Добавить бихромат калия
Наличие участков, непокрытых пленкой Некачественная промывка перед пас- сивированием Улучшить про- мывку
20. КАДМИРОВАНИЕ
Химические свойства кадмия ана-
логичны свойствам цинка, однако он более устойчив
в кислых, нейтральных и щелочных растворах. В паре
6 железом кадмий также является анодом, и поэтому
кадмий относится к категории защитных покрытий, осо-
бенно в условиях воздействия хлоридов и сульфатов
(морская атмосфера). На поверхности кадмия в атмосфер-
ных условиях образуются продукты его коррозии в виде
пленки толщиной 5—10 мкм, которая, как и в случае
цинкового покрытия, несколько тормозит коррозионный
процесс. Проведенные исследования коррозионной устой-
чивости кадмиевых покрытий в различных районах пока-
зали, что они менее устойчивее цинковых (за исключением
морской атмосферы). Кадмий быстро разрушается при
контакте о изделиями, содержащими олифу, топливные и
смазочные материалы, а также g пластмассовыми деталями.
При выборе покрытия следует учитывать также высокую
102
Таблица 61. Даивые для кадмиевых покрытий
Группа условий эксплуата- ции Толщина покры- тия, мкм Обозначение Область применения
л, с 6—9 Кдб.хр Пружины при толщине или диаметре до 1 мм. Крепленые детали
с 15—18 Кд 15.яр Детали приборов
ж, ож 24—30 Кд24.хр Детали приборов, эксплуа- тирующихся в условиях мор- ского тумана
ож 30—36 КдЗО.хр Детали, постоянно находя- щиеся во влажной атмосфере, насыщенной морскими испаре- ниями
стоимость кадмия и большую токсичность продуктов его
коррозии. В табл. 61 представлены наиболее употреби-
тельные толщины покрытия кадмием для стальных деталей.
Защитные свойства кадмиевого покрытия значительно
повышаются дополнительной обработкой в хроматных
растворах (пассивированием) или фосфатированием.
Кадмирование осуществляют в кислых, цианистых и
аммиакатных электролитах. Во всех электролитах кадмий
находится в двухвалентной форме, скорость его осаждения
может быть определена по данным табл. 62.
Кадмирование в кислых электролитах. В кислых
электролитах кадмий находится в виде простого катиона
Cd2+, электролиты обладают низкой рассеивающей спо-
собностью, и их применение обычно ограничивается дета-
лями несложной формы. В табл. 63 представлены наиболее
распространенные кислые электролиты кадмирования.
Электролит № 1 применяется главным образом для
покрытия мелких деталей в колокольных и барабанных
ваннах. Электролит № 2 характеризуется высокой рас-
сеивающей способностью, приближающейся к рассеиваю-
щей способности цианистых электролитов. Применяется
103
Таблица 62. Скорость осаждения кадмия, мкм/ч
Плот- ность тока, А/дм2 Выход ПО TOKys %
75 80 85 90 95 100
0,5 9,1 9,7 10,3 10,9 11,5 12,1
1,0 18,2 19,4 20,6 21,8 23,1 24,2
2,0 36,4 38,8 41,2 43,6 46,2 48,4
3,0 54,6 58,3 51,8 65,4 69,3 72,6
4,0 72,8 77,6 82,5 87,2 92,4 96,8
5,0 91,0 97,0 103 109 115 121
6,0 109,2 116,6 124,0 130,8 138,6 145,2
7,0 127,4 136,0 144,6 152,6 161,7 169,4
8,0 145,6 155,2 165,0 174,4 184,8 197,6
10,0 182 194 206 218 231 242
для покрытия сложнопрофилированных деталей, а также
деталей, для которых нежелательно наводороживание.
Электролит № 3, Содержащий блескообразующую
добавку ДЦУ, применяется для получения блестящих
Таблица 63. Составы кислых электролитов
и режимы кадмирования
Состав и режим Номер электролита
1 2 3 4
Состав, г/л: сернокислый кадмий 60—65 40—60 32—64
борфтористоводород- —— — — 140—160
ный кадмий сернокислый аммоний 30—35 240—260 ——
» алюминий 25—30 к» 50—100 ——
борфтористоводород- — — 35—40
иая кислота уротропин 15—20 —
диспергатор НФ-А, мл/л —- 50—100 — —-
вещество ОП-Ю или —— 0,7—1,2 —-
ОС-20 закрепитель ДЦУ 10
клей столярный или 0,5—0,7 —- 1—2
желатина Показатель pH 3,5—5,5 4,0—6,0 ___
Температура, К 290—300 290—300 290—300 290—300
Плотность тока, А/дм2 0,5—1,0 0,8—1,2 4—5 3—8
Выход по току, % 90 100 90—95 96—98
104
покрытий на деталях простой формы. Электролит № 4
позволяет интенсифицировать процесс кадмирования и
получать более равномерные покрытия вследствие хоро-
шей рассеивающей способности.
Приготовление сульфатных и борфтористоводородных
электролитов производится по методикам, аналогичным
методикам приготовления кислых электролитов цинкова-
ния.
Встречающиеся неполадки при эксплуатации кислых
электролитов кадмирования связаны обычно с уменьше-
нием или увеличением кислотности. Так, при снижении
кислотности (увеличение pH) покрытие в углублениях
темнеет, при понижении pH осадки кадмия становятся
крупнозернистыми. Примеси электроположительных ме-
таллов (медь, олово, никель, сурьма и др.) вызывают
образование губчатых темных покрытий; для устранения
этого дефекта необходимо электролит проработать током
при плотности тока DK = (0,3-т-0,5) А/дм2.
Кадмирование в цианистых электролитах. В циани-
стых электролитах кадмий находится в виде анионов
Cd (СИ)з и Cd (CN)l'. Цианистые электролиты кадмиро-
вания, как и цинкования, обладают хорошей рассеиваю-
щей способностью, стабильны в работе и менее чувстви-
тельны к загрязнениям.
Составы цианистых электролитов и режимы электро-
лиза по ГОСТ 9.047—75 приведены в табл. 64.
Электролит № 1 применяется для деталей сложной
конфигурации, покрытие матовое; электролит № 2 — для
деталей типа пружин и для деталей с цементированными
поверхностями; электролит № 3 — для получения блестя-
щих покрытий деталей сложной конфигурации.
В электролиты № 1 и 3 для снижения наводороживания
добавляют 0,4—0,7 г/л метатитаната калия в пересчете
на металлический титан, при этом электролит не должен
содержать ионы натрия (только ионы калия).
Приготовление электролитов. Растворить в отдельных
порциях воды цианистый натрий, едкий натр, сернокислый
натрий и сернокислый никель. Окись кадмия развести
в небольшом количестве воды да кашицеобразного состоя-
ния и ввести в раствор цианистого натрия, перемешивая
его до полного растворения окиси кадмия. Добавить
растворы сернокислого натрия и сернокислого никеля.
Полученный раствор тщательно перемешать и после отстаи-
105
Таблица 64. Составы цианистых электролитов
кадмирования и режимы электролиза
Состав и режим Номер электролита
1 2 3
Состав *, г/л:
кадмия окись 25—40 25—40 20—30
натрий цианистый об- 80—130 40—60 125—150
щий
натр едкий 20—30 5—15 —.
никель сернокислый 1,0—1,5 — —
натрий сернокислый 40—60 40—90 —-
блескообразователь — —— 20
БК-2
Температура, К 290—300 290—300 290—300
Плотность токаг А/дм2 0,5—2,0 0,8—1,2 До 3
* В состав электролитов входят поверхностно-активные веще-
ства (ПАВ), в качестве которых применяют один из следующих про-
дуктов: сульфированное касторовое масло (8 — 10 г/л), концентрат суль-
фатио-спиртовой барды (8—12 г/л),- сульфатный щелок (8 — 10 г/л),-
моющее средство «Прогресс » (2,5 ^3,0 мл/л), ализариновое масло
(5—10 г/л).
вания декантировать в рабочую ванну, затем добавить
в него водный раствор ПАВ и долить до рабочего уровня.
Основные неполадки, встречающиеся при цианистом
кадмировании, представлены в табл. 65.
Таблица 65. Неполадки цианистых электролитов
кадмирования
Характер неполадок Причина неполадок Способ устранения
Увеличение кон- центрации кадмия Большая поверх- ность анодов Уменьшить анодную поверхность
Отслаивание по- крытия в виде «пу- зырей» 1. Избыток циани- дов. 2. Низкая темпера- тура. 3. Плохая подго- товка поверхности. 4. Попадание в электролит соедине- ний хрома 1. Добавить окись кадмия. 2. Подогреть элек- тролит. . 3. Улучшить каче- ство обезжиривания и травления. 4. Обработать элек- тролит сульфидом на- трия
106
Продолжение табл. 65
Характер неполадок Причина неполадок Способ устраиеиия
Блестящие полосы на покрытии; хруп- кость покрытия Наличие в электро- лите органических примесей Фильтровать элек- тролит через активи- рованный уголь
Темный пятни- стый осадок на като- де при одновремен- ном почернении ано- дов 1. Примеси солей олова, сурьмы, свин- ца. 2. Недостаток циа- нидов 1. Примеси свинца удаляются сульфид- ной обработкой. При- меси олова и сурьмы — обработкой электро- лита цинковой пылью с последующей прора- боткой током при DK— = 0,3 А/дм2. 2. Добавить циа- ниды
Покрытие шеро- ховатое и «подгоре- лое» 1. Наличие взве- шенных частиц. 2. Высокая плот- ность тока 1. Отфильтровать электролит. 2. Снизить плотность тока
Повышенное газо- выделен ие на катоде 1. Низкое содер- жание кадмия. 2. Избыток циани- дов 1. Добавить окись кадмия 2. То же
Пассивирование анодов; электролит мутный Недостаток циани- дов Добавить пианиды
Прочие электролиты кадмирования. Для замены ток-
сичных цианистых электролитов получили распростране-
ние аммиакатные электролиты, составы и режимы которых
приведены в табл. 66.
Пассивирование кадмиевых покрытий. Для повыше-
ния коррозионной устойчивости кадмиевого покрытия и
улучшения его декоративных качеств применяется допол-
нительная химическая обработка кадмия в хроматных
растворах, в результате которой на металле образуются
пассивные пленки, аналогичные пассивным пленкам,
получаемым на цинковых покрытиях. Операции пассиви-
рования предшествует операция осветления, которая
107
Таблица 66. Составы аммиакатных электролитов
кадмирования и режимы электролиза
Состав и режим Номер электролита
i 2
Состав, г/л: хлористый кадмий окись кадмия хлористый аммоний сульфат аммония хлористый натрий борная кислота столярный клей тиомочевина Показатель pH Температура электролита, К Плотность тока, А/дма Выход по току, % 40—50 200—250 30—40 1—2 0,5—1,5 5,5—6,0 295—315 0,8—2,0 96—98 30—40 250—300 20—30 2 5,0—5,8 290—300 0,7—1,0 90—95
производится погружением кадмированных деталей на
2—5 с в 1—3%-ный раствор азотной кислоты или 2%-ный
раствор перекиси водорода в 0,5%-ном растворе серной
кислоты. Можно применить также раствор состава, г/л:
хромовый ангидрид — 150—160; серная кислота —8—10.
Температура раствора комнатная.
Составы и режимы растворов, применяемые для пасси-
вирования кадмия, представлены в табл. 67.
Таблица 67. Составы растворов и режимы
пассивирования кадмиевого покрытия
Состав и режим Номер раствора
I 2 3
Состав, г/л: бихромат натрия * сериал кислота азотная кислота сернокислый натрий^ Температура раствора, К Продолжительность пас- сивирования, с * Бихромат натрия в р такое же количество хромово 100—150 8—10 290—300 5—30 астворах № 1 и го ангидрида. 15-25 14—28 10—20 290—300 15—60 2 может быть 25—35 4—7 9—15 290—300 30—60 заменен на
108
Раствор № 1 применяется для деталей на подвесках
при ручном переносе из ванн; раствор № 2 — для деталей,
подвергаемых обезводороживанию при температуре 450—
470 К в течение 2 ч (цвет пассивной пленки при этом изме-
няется до темно-коричневого, защитные свойства пленки
несколько ухудшаются); раствор № 3 — при обработке
в барабанах, а также и на подвесках в автоматических
линиях.
Удаление дефектных покрытий. Цинковое покрытие
удаляется химическим растворением его в растворе сле-
дующего состава, г/л; кислота соляная — 50—100; ката-
пин КИ-1 — 3—5. Катапин КИ-1 вводится с целью умень-
шения воздействия кислоты на металл основы. Темпера-
тура раствора комнатная.
Кадмиевое покрытие с деталей из стали и медных
сплавов удаляется в растворе азотнокислого аммония
с концентрацией 450—550 г/л. Температура раствора
комнатная.
Глава 6.
О ЛОВЯ НИРО ВАН ИЕ
И СВИНЦЕВАНИЕ
21. ОЛОВЯНИРОБАНИЕ (ЛУЖЕНИЕ)
Оловянные покрытия пластичны, вы-
держивают развальцовку, штамповку. Свежеосажденное
олово легко паяется при применении спирто-канифольных
флюсов. При продолжительном хранении (2—3 недели)
способность к пайке резко ухудшается.
Олово относится к весьма стойким металлам по отно-
шению к влажному воздуху; разбавленные растворы сер-
ной, соляной и азотной кислот взаимодействуют с оловом
очень медленно. Крепкие растворы щелочей растворяют
олово только при нагревании.
По отношению к железу олово, имея стандартный по-
'.тенциал —0,14 В, относится к катодным покрытиям и за-
щищает его от коррозии при отсутствии пор. Для деталей
109
из меди и ее сплавов олово служит защитным анодным по-
крытием. Продукты коррозии олова безвредны для чело-
веческого организма и не влияют на вкус пищевых про-
дуктов, поэтому олово широко применяется для защиты
консервной тары, посуды. При низких температурах
(ниже 260 К) олово склонно к переходу в серую модифика-
цию и рассыпается в порошок. При длительном хранении
электролитически луженых деталей отмечаются случаи
образования тонких игольчатых наростов («усов»), кото-
рые вызывают замыкание электрических цепей.
Подслой никелевого покрытия, оплавление оловян-
ного покрытия, а также легирование олова небольшими до-
бавками висмута, кобальта и других металлов удлиняют
период хранения деталей до пайки и снижают вероят-
ность образования игольчатых наростов. Толщина слоя
олова в зависимости от назначения покрытия регламенти-
руется данными табл. 68.
Таблица 68. Данные дли оловянного покрытия
Толщина покрытия, мкм Обозначение Область применения
21—24 021 Защита стальных деталей от коррозии
3—6 03 Лепестки, наконечники, выводы, дета-
6—9 06 ли, запрессованные в пластмассу, и др у-
3—6 03 гие детали из меди и ее сплавов
9—12 Н309
9—12 09 Защита при азотировании
12—15 012 Защита при гуммировании
12—18 012 Герметизация резьбовых соединений
Электролиты для оловянирования применяют двух
видов: кислые, содержащие олово в виде катиона Sn2+,
или щелочные, в которых олово находится в четырехва-
лентной форме вида аниона SnOf".
Скорость осаждения олова в зависимости от плотности
тока представлена в табл. 69.
Оловянирование в кислых электролитах. В кислых
электролитах олово восстанавливается на катоде по схеме
Sn2+ -f- 2е—»Sn.
ilO
Таблица, 69. Скорость осажденйя олова, мкм/ч
Плотность тока. А/дм2 Выход по току, %
65 70 75 80 85 90 95 100
0,5 9,8 10,6 11,4 12,0 12,8 13,7 14,4 15
4,9 5,3 5,7 6,0 6,4 6,8 7,2 ; 7,5
1,0 19,6 21,0 22,6 24,0 25,6 27,7 29,2 30
9,8 10,5 11,3 12,0 12,8 13,8 14,6 15
2,0 39,2 42,4 45,4 48,2 51,4 54,4 57,5 60
19,6 21,2 22,7 24,2 25,7 27,2 23,8 30
2,5 49,0 53,0 57,0 60 64 68 72 75
24,5 26,5 28,5 30 32 34 36 37,5
3,0 54,2 63,6 68 72,4 77,2 81,3 85,9 90,5
29,6 31,8 34 36,2 38,6. 40,6 42,9 47
3,5 69,0 74,2 79,4 84,4 90 95 100,3 105
34,5 37,1 39,7 42,2 45 47,5 50,1 53
Примечание. В числителе приведены значения для кис-
лых электролитов, в знаменателе — для щелочных.
Наибольшее распространение получили сульфатные,
хлоридные и борфтористоводородные электролиты. Кис-
лые электролиты обладают достаточно хорошей рассеи-
вающей способностью и стабильны в эксплуатации. Со-
ставы электролитов и режимы приведены в табл. 70.
Во всех кислых электролитах обязательным компонен-
том является какое-либо поверхностно-активное вещество,
без которого олово выделяется на катоде в виде дендрит-
ных кристаллов. Для подавления гидролиза солей олова
в состав электролитов вводятся в значительных количе-
ствах кислоты.
Электролит № 1 рекомендуется применять для дета-
лей простой и средней конфигурации при покрытии на
подвесках и в барабанах; электролит № 2 — для более
сложных деталей, так как он обладает повышенной рассеи-
вающей способностью; электролит № 3 — для покрытия
сложнорельефных деталей, так как он обеспечивает воз-
можность значительной интенсификации процесса оло-
вянирования.
111
Таблица 70. Составы и режимы для кислых
электролитов оловянирования
Состав и режим Номер электролита
1 2 3
Состав, г/л: 25—50
олово сернокислое — —
» дву хлористое — 30—50 —
» борфтористово- дородное 50—100 • 180—200
кислота серная — —
» соляная — 2—4 —
» фтористоводо- родная — — 45—60 25—30
кислота борная — —
натрий фтористый — 30—70 —
препарат ОС-20 мар- 2—5 — —
ки В
желатина — 1—2 —
клей столярный — — 3—5
Температура, К 290—300 290—300 290—300
Плотность тока, А/дм2 1—2 0,5—1,0 4—5
Плотность тока при пере- мешивании, А/дм2 4—5 2—3 10—12
Для получения белой жести в установках с непрерыв-
ным движением ленты применяют электролит состава,
г/л: хлористое олово — 75; фтористый натрий — 35—40;
фтористый аммоний — 35; хлористый натрий — 20—22;
соляная кислота — 12—15; дисульфонафталин — 1; ро-
данистый аммоний — 0,25. Электролиз ведут при темпера-
туре 300—315 К и катодной плотности тока до 45 А/дм3.
Приготовление электролитов. Соль олова растворить
в воде, подкисленной соответствующей кислотой во избе-
жание гидролиза с выпадением осадков основных солей
олова. После отстаивания раствор влить в рабочую ванну,
куда вводятся остальные компоненты электролита. Фто-
ристый натрий (в галогенидных электролитах) раство-
рить также в подкисленном соляной кислотой электро-
лите. Нерастворившийся фтористый натрий вводится
также в рабочую ванну и присутствует в ней в виде сту-
денистого осадка на дне ванны, выполняя роль буфера
для поддержания постоянной концентрации ионов F"
в электролите. Основные неполадки при работе с кислыми
электролитами представлены в табл. 71.
112
Таблица 71. Основные неполадки при оловянировании
в кислых электролитах
Характеристика неполадок Причина неполадок Способ устранения
Покрытие темное, плохая паяемость свежеосажденн ого покрытия Наличие примесей меди или мышьяка в электролите 1. Проработать то- ком при £>к = 0,2-.=- -i-0,5 А/дм2. 2. Ввести оловян- ный порошок
Губчатое покры- тие, по краям дета- лей образуются ден- дриты Недостаток в элек- тролите поверхност- но-активных добавок (клей, ОС-20) Добавить клей или продукт ОС-20 в ко- личестве 1,0—1,5 г/л
Покрытие рыхлое с «загаром» на углах 1. Высокая плот- ность тока. 2. Пониженное со- держание олова. 3. Попадание в электролит иона NOS 1, Снизить плотность тока. 2. Добавить солей олова. 3, Проработать элек- тролит при высоких Рк
Шероховатость по- крытия ' Загрязнение элек- тролита Отфильтровать элек- тролит
Почернение ано- дов , газовыделен ие на поверхности ано- дов Примеси свинца в электролите Сменить аноды
Помутнение элек- тролита и образова- ние осадка на дне ванны Недостаток кисло- ты в электролите Добавить кислоты
Неоднородный от- . тенок покрытия на деталях с одной под- вески Расслоение элек- тролита Перемешать элек- тролит
113
Лужение в щелочных электролитах. В щелочных элек-
тролитах олово находится в четырехвалентной форме
в виде аниона SnO|". Осаждение олова на катоде проис-
ходит по схеме
SnOg’ + ЗН2О + 4е Sn + 6ОН".
Щелочные электролиты обладают очень хорошей рас-
сеивающей способностью и позволяют получать весьма
равномерные покрытия на сложнорельефных деталях
даже в том случае, когда они покрываются в корзиноч-
ных приспособлениях (навалом).
В щелочной среде олово в двухвалентной форме может
находиться в виде аниона SnOa- (станнита). Станниты со-
вершенно непригодны для осаждения оловянного покры-
тия, и даже незначительные количества двухвалентного
олова в станнатном электролите приводят к образованию
губчатых осадков. Это обстоятельство следует учитывать
при анализе неполадок и определении режимов анодного
растворения. Составы электролитов и режимы оловяни-
рования приведены в табл. 72.
Таблица 72. Составы и режимы, для щелочных,
(станнатных) электролитов оловянирования
Состав и режим Номер электролита
1 2
Состав, г/л: оловяннокислый натрий » калий едкий натр едкое кали уксуснокислый натрий Температура, К Плотность тока, А/дм2 Выход по току, % 50—100 10—15 15—20 335—355 0,5—2,0 70—80 150—165 20—25 365 6—10 90
Электролит № 1 наиболее распространен в практике
оловянирования; стабилен в работе; для окисления не-
больших количеств двухвалентного олова, образующегося
в электролите, необходимо вводить в него I—2 мл/л пере-
киси водорода один раз в смену при непрерывной работе
ванны. Электролит № 2 рекомендуется применять для
114
лужения жести, проволоки, лент и других материалов,
где требуется высокая скорость осаждения покрытия,
а также для сложнорельефных деталей,; обладает высокой
рассеивающей способностью.
В станнатных электролитах большое значение имеет
строгое поддержание режима анодного процесса.
При низких плотностях тока (до 2 А/дм2) растворение
оловянных анодов происходит с образованием двухва-
лентных ионов олова, а при повышенных (более 4 А/дм2) —
аноды полностью пассивируются и их растворение пре-
кращается. Растворение оловянных анодов с образова-
нием четырехвалентных ионов олова происходит в интер-
вале 2—4 А/дм2; при этом поверхность анодов приобретает
желтовато-золотистый оттенок, отвечающий моменту ча-
стичной пассивности.
Для приведения всех анодов ванны в состояние частич-
ной пассивности необходимо аноды загружать поочередно,
завешивая следующий анод после того, как на предыдущем
образовалась золотистая пленка.
Приготовление электролитов. 1. Наиболее простым
способом приготовления является растворение непо-
средственно в рабочей ванне станната натрия в виде го-
тового продукта Na2SnO3- ЗН2О. При этом получается
электролит, не содержащий ионов хлора, что характерно
для других методов приготовления. Ион хлора не оказы-
вает какого-либо влияния на процесс электролиза, но его
присутствие в электролите вызывает коррозию стальных
стенок ванны.
2. Для приготовления электролита из четыреххлори-
стого олова SnCl4-3H2O или SnCl4-5H2O рассчитанное ко-
личество этой соли растворяется в небольшом объеме
горячей воды и также в небольшом объеме растворяется
едкий натр. Оба раствора сливаются при интенсивном
перемешивании; образующийся при этом в небольшом ко-
личестве осадок метаоловянной кислоты удаляется декан-
тированием. Полученный раствор станната натрия вво-
дится в рабочую ванну, куда -добавляются остальные ком-
поненты. Безводное хлорное олово, представляющее со-
бой интенсивно дымящуюся жидкость, для приготовления
электролитов применять нельзя.
3. Для приготовления электролита из хлористого
олова SnCl2-2H2O необходимо в горячий раствор хлори-
стого олова ввести раствор едкого натра из расчета 34 г
115
едкого натра на 40 г хлористого олова. Затем полученный
станнит натрия вводят в рабочую ванну и добавлением
перекиси водорода отдельными порциями при одновре-
менной проработке электролита током с частично запас-
сивированными оловянными анодами окисляют двухва-
лентное олово в четырехвалентное. Проработку током и
добавление перекиси водорода производят до тех пор,
пока на катоде не прекратится осаждение олова в виде
губчатого покрытия. Неполадки, встречающиеся при ще-
лочном оловянировании, представлены в табл. 73.
Таблица 73. Неполадки при щелочном
оловянировании
Характеристика неполадок Причина неполадок Способ устранении
Темное губчатое и рыхлое покрытие; ано- ды светлые (бесцвет- ные) 1. Наличие в элек- тролите двухвалент- ного олова более 1 г/л 2. Низкая темпе- ратура электролита. 3. Повышенная плотность тока 1. Добавить в элек- тролит перекись во- дорода. 2. Подогреть элек- тролит. 3. Снизить катод- ную плотность тока
Образование черной пленки на анодах Высокая анодная плотность тока Снизить анодную плотность тока до 4—5 А/дм2
Плохая смачивае- мость припоем покры- тия непосредственно после его нанесения Наличие меди в электролите более 0,1 г/л Проработать элек- тролит током при плотности тока 0,5 А/дм2
Бу р ное газовыде- лениена катоде; малая скорость осаждения олова Избыток щелочи или недостаток солей олова Добавить соли оло- ва
Помутнение элек- тролита; выпадение осадка, на анодах бе- лый иалет Недостаток щелочи Добавить едкий натр или едкое кали
116
Пирофосфатный электролит. В пирофосфатных элек-
тролитах олово находится в виде комплексного аниона
[Sn(P2O7)2 ]6-, что обусловливает хорошую рассеивающую
способность электролитов и возможность замены щелоч-
ных электролитов, где скорость осаждения вдвое ниже и
условия работы на ваннах более сложные. Наиболее ста-
бильным в работе является электролит состава, г/л: олово
(в расчете на металл) — 70; пирофосфат калия — 500—
600; солянокислый гидразин — 8—12; поверхностно-ак-
тивные вещества — 3—4; желатина (гидролизованная) —
2—2,5. Показатель pH = 8,0-?8,5.
Режим электролиза: температура электролита 300—
340 К, плотность тока до 6 А/дм2. Выход по току 80—90 %.
Рабочая плотность тока зависит от температуры и пере-
мешивания электролита: при комнатной температуре
она составляет 3—3,5 А/дм2, а при 330—340 К — до
6 А/дм2.
Оплавление покрытий. С целью улучшения способ-
ности оловянных покрытий к пайке, снижения пористости
покрытий и получения блестящих покрытий оловяниро-
ванные детали подвергают оплавлению. В производстве
белой жести операция оплавления особенно необходима,
так как тонкие покрытия оловом (1—2 мкм) весьма по-
ристы.
Операцию оплавления осуществляют погружением де-
талей на I—2 с в касторовое масло или раствор состава,
г/л: глицерин дистиллированный — 50; диэтиламин соля-
нокислый — 50. Оплавление производят при темпера-
туре 510—550 К. После оплавления детали встряхивают
для удаления излишков глицерина. Отмывка деталей
от теплоносителей производится в горячей проточной
воде.
Покрытие «Кристаллит». В практике декоративных
покрытий широкое применение получил специальный вид
декоративного лужения, называемый «Кристаллит». По
внешнему виду покрытие сходно с изморозью на стекле.
Подобная отделка применяется при изготовлении на-
стольных ламп, пылесосов и различной фурнитуры. За-
щитные свойства покрытия обеспечиваются слоем олова
и лаковой пленкой. Сущность способа заключается в том,
что детали, подвергнутые лужению, оплавляют в печах
и охлаждают. После охлаждения производят повторное
лужение; при этом происходит выявление границ зерен
117
первого оплавленного слоя олова, что придает поверхности
требуемый узорчатый вид.
Технологический процесс получения покрытия «Кри-
сталлит» состоит из нескольких операций.
1. Гальваническое оловянирование. Покрытие на-
носят в обычных кислых электролитах толщиной 4—5 мкм.
При толщине менее 5 мкм олово почти полностью
окисляется в процессе последующей термообработки,
а при толщине более 6 мкм происходит каплеобразова-
ние.
2. Термообработка. Заключается в подогреве деталей
в воздушной среде в печах при температуре 540 К и выше.
Прогрев заканчивается, как только на поверхности по-
являются соломенно-желтые цвета побежалости. При ох-
лаждении в зависимости от условий теплоотвода полу-
чаются кристаллы различных размеров.
3. Проявление кристаллического узора. Происходит
при повторном оловянировании в кислом электролите
при катодной плотности тока 0,1—0,4 А/дм2 в продолже-
ние 20—10 мин. После проявления кристаллического
узора его закрепляют нанесением прозрачных лаков типа
УВЛ-3, АС-82, МЧ-52.
Химическое оловянирование. Применяется для покры-
тия мелких деталей из меди и ее сплавов тонким слоем
олова (менее 1 мкм) для облегчения пайки и защиты их от
окисления в условиях межоперационного хранения.. Хи-
мическое оловянирование осуществляется погружением
деталей на 25—30 мин в раствор состава, г/л: двухлористое
олово — 10—20; тиомочевина — 80—90; соляная кислота
(d = 1,19) — 15—17 мл/л; хлористый натрий — 75—80.
Температура раствора 330 К. Детали загружаются в рас-
твор с помощью корзинок из латунной сетки. В процессе
покрытия необходимо детали встряхивать. Раствор хими-
ческого оловянирования является раствором разового дей-
ствия, 1 л раствора рассчитан на покрытие поверх-
ности в 5 дм2,
Химическое оловянирование стальных деталей про-
водят в насыщенном растворе сегнетовой соли, в который
введено 2—5 г/л двухлор истого олова, при температуре
370—375 К. Детали загружают в оцинкованные корзины
и периодически встряхивают. Раствор также рассчитан
на разовое использование: в 1 л раствора можно покрыть
детали с суммарной поверхностью до 50 дм2.
118
22. СВИНЦЕВАНИЕ
Свинец — химически стойкий металл,
не растворяющийся в серной кислоте, а также в слабой
соляной. На воздухе свинец легко окисляется; едкие ще-
лочи, азотная кислота и многие органические кислоты
(например, уксусная) разрушают свинец.
Свинцовые покрытия применяются главным образом
для защиты изделий от воздействия сернокислых раство-
ров (например, шины сернокислых аккумуляторов) и рент-
геновских лучей.
Толщина свинцовых покрытий колеблется в пределах
50—2000 мкм. В гальванотехнике свинцевание применяют
для защиты от растворения подвесочных приспособлений
в процессе электролитического полирования, тонких про-
волочек, служащих дополнительными анодами при хро-
мировании пресс-форм, фильер и подобных изделий.
Для свинцевания используются кислые электролиты на
основе растворимых солей свинца борфтористоводородной,
фенолсульфоновой и кремнефтористоводородной кислот
(табл. 74). Во всех электролитах свинец находится в двух-
Таблица 74. Составы и режимы электролитов свинцевания
Состав и режим Номер электролита
2 3
Состав, г/л: борфтористоводород- 180—200 -
ный свинец кремнефтористоводо- — 80—150
родный свинец па р афено лсу л ьфоновый — — 140—200
свинец борфтор истоводородная 40—45 — —
кислота борная кислота — 5—6
кремнефтористоводо- — 20—35 —
родная кислота фенолсульфо новая кис- — — 20—40
лота столярный клей 0,5—1,0 0,5—1,0 0,5—1,0
Температура, К 290—300 290—300 290—300
Плотность тока, А/дма 0,5—2,5 1,0—1,2 1,5—4,0
Выход по току, % 90 95 95
Г19
валентной форме в виде катиона РЬ2+. В плюмбитных элек-
тролитах свинец присутствует в виде аниона РЬО1-, од-
нако практического применения эти электролиты не по-
лучили.
, Электролит № 1 обеспечивает получение свинцовых
покрытий при более высоких плотностях тока. Адгезия
покрытий толщиной более 100 мкм неудовлетворительная,
и для ее увеличения необходимо подвергать детали песко-
струйной обдувке. Электролит № 2 по эксплуатационным
качествам аналогичен электролиту № 1, но содержит более
дешевые компоненты. Электролит № 3 позволяет полу-
чать более светлые осадки свинца и с лучшей адгезией
к основному металлу. Его применение, однако, вызывает
дополнительные трудности с обезвреживанием сточных
вод, содержащих производные фенола.
В табл. 75 представлены данные о скорости осаждения
свинца.
Таблица 75. Скорость осаждения Свинца, мкм/ч
Плот- ность тока, А/дм2 Выход по току, %
90 91 92 93 94 95
0,5 15,4 15,5 15,7 15,8 16,0 16,2
1,0 30,8 31,1 31,5 31,8 32,1 32,5
2,0 61,6 62,2 63,0 63,6 64,2 65,0
3,0 92,4 93,3 94,5 95,4 96,3 97,5
4,0 123,2 124,4 126,0 127,2 128,4 130,0
5,0 154,0 155,5 157,5 159,0 160,0 162,5
Приготовление электролитов. Борфтористоводородный
электролит готовится растворением борфтористоводород-
ного свинца в рабочей ванне, куда затем вводятся борфто-
ристоводородная кислота и клей, предварительно замочен-
ный в воде для набухания.
При отсутствии борфтористоводородной соли свинца
ее можно приготовить, растворяя в борфтористоводород-
ной кислоте свинцовый глет (РЬО) или свежеосажденный
углекислый свинец, который получается осаждением из
любой растворимой соли свинца действием содового рас-
твора.
Для приготовления кремнефтористоводородного элек-
тролита вначале в отдельной емкости получают соль
120
свинца, растворяя глет или свежеосажденный углекислый
свинец в кремнефтористоводородной кислоте по реакции
2РЬСО3 . РЬ (ОН)2 4- 3H2SiFe -> 3PbSiFe + 2СО2 4- 4Н2О.
Затем в рабочую ванну после отстаивания вводят после-
довательно растворы кремнефтористоводородного свинца,
борной кислоты и кремнефтористоводородной кислоты.
Основным компонентом фенолсульфонового электро-
лита является фенолсульфоновый свинец Pb(C6H5OSO3)2 —
соль фенолсульфоновой кислоты, которая получается
в результате сульфирования фенола по реакции
сснБон + h2so4 = c6h6oso3h 4- н2о.
Фенолсульфоновая кислота, реагируя с соединениями
свинца, образует соответствующую соль Pb(C6H5OSO3)2.
Встречающиеся при свинцевании неполадки представ-
лены в табл. 76.
Таблица 76. Неполадки при свинцевании
Характер неполадок Причина неполадок Способ устранения
Крупнозернистая структура покрытия 1. Недостаток клея. 2. Повышенная температура электро- лита. 3. Пониженное со- держание кислоты 1. Добавить клей 2. Снизить темпера- туру электролита. 3. Добавить соот- ветствующую кислоту
Образование шла- ма из фтористого свинца Недостаточное ко- личество борной кис- лоты Добавить в электро- лит борную кислоту
Плохое сцепление покрытия с деталями 1. Наводорожива- ние металла при под- готовке поверхности. 2. Плохая подго- товка поверхности 1. Заменить хими- ческое травление пе- скоструйной обдувкой. 2. Улучшить подго- товку поверхности
Наросты на краях деталей, значитель- ное газовыделение на катоде 1. Высокая катод- ная плотность тока. 2. Избыток кисло- ты 1. Снизить ток на ванне. 2. Добавить окись свинца
121
23. СПЛАВЫ ОЛОВА
Олово легко образует сплавы с мйо-
гими металлами в различных соотношениях. Практическое
применение нашли сплавы олово—свинец, олово—пинк,
олово—никель, олово—висмут.
Сплав олово—свинец. Покрытие оловянно-свинцовыми
сплавами с различным содержанием олова применяется
для обеспечения пайки деталей легкими припоями. В от-
личие от чистого олова сплавы олово—свинец сохраняют
способность к пайке более длительное время. Так, сплав,
содержащий 60% олова, будучи оплавленным, сохраняет
способность к пайке более года.
Для покрытия сплавами олово—свинец используют
электролиты, составы и режимы которых приведены
в табл. 77.
Таблица 77. Составы электролитов и режимы
для сплавов олово—свинец
Состав и режим Номер электролита
1 2 3
Состав, г/л: борфтористоводород- 60—90 65—75 25—40
ный свинец (в пере- счете на металл) борфтористоводород- 6—10 18—25 35—60
ное олово (в пересче- те на металл) борфтористоводород- 50—100 50—100 40—100
ная кислота (свобод- ная) кислота борная 25—40 25—40 25—40
клей мездровый или 0,5—1,0 1—2 3—5
пептон гидрохинон 0,8—1,0 0,8—1,0 1—2
Температура, К 290—300 290—300 290—300
Плотность тока, А/дм2 1—2 1—2 1—2
Электролит № 1 рекомендуется для покрытий сплавом,
содержащим 12% олова; электролит № 2—для сплава,
содержащего 25% олова; электролит № 3 — для сплава,
содержащего 60% олова.
На ряде предприятий применяют фенолсульфоновый
электролит состава, г/л: фенолсульфоновый свинец (в рас-
122
чете на металл) — 10—15; фенолсульфоновое олово
(в расчете на металл) — 27—35; фенолсульфоновая кис-
лота — 2—3.
Сплав олово—свинец, содержащий 60% олова, оса-
ждается при плотности тока 0,5—0,8 А/дм2.
В качестве анодов следует применять сплав, состав
которого одинаков с составом катодного осадка. При ис-
пользовании раздельных анодов из свинца и олова реко-
мендуется подавать на них ток пропорционально составу
осаждаемого сплава.
Приготовление электролитов. Борфтористоводородная
кислота, взятая из расчета количества, необходимого для
образования солей свинца и олова, делится примерно на
две части. В одной из них в отдельной емкости растворяют
свинцовый глет или углекислый свинец, как это делается
при приготовлении электролита свинцевания. Вторая
часть кислоты используется для получения борфтористо-
водородного олова, если нет готового продукта.
Для получения борфтористоводородного олова вна-
чале приготовляют борфгористоводородную медь, вводя
углекислую медь небольшими порциями в борфтористово-
дородную кислоту. Раствор борфтористоводородной меди
нагревают до температуры 325—330 К и вводят в него ме-
таллическое олово в виде гранул, стружки или порошка.
Для ускорения реакции олова берут на 1/5 часть больше
расчетного количества и раствор периодически переме-
шивают. Процесс прекращают после полного обесцвечи-
вания раствора. Полноту удаления меди проверяют путем
добавления раствора железистосинеродистого калия: если
в растворе имеется медь, то образуется красно-бурый оса-
док. Следы меди удаляют путем контактного осаждения
на стальную пластинку. Для приготовления 1 л электро-
лита требуется 60 г металлического олова, 55—60 г угле-
кислой меди, 40—55 г углекислого свинца.
Основные неполадки при осаждении сплавов олово—
свинец и способы их устранения аналогичны неполадкам,
наблюдаемым при свинцевании. Специфичными для дан-
ного покрытия являются: 1) снижение содержания олова
в сплаве при нормальном составе электролита (для устра-
нения этого дефекта необходимо ввести дополнительно
1—2 г/л клея); 2) снижение концентрации борфтористо-
водородной кислоты, которое вызывает ухудшение рассеи-
вающей способности.
123
Сплав олово—цинк. Этот сплав содержит от 20 до
30% цинка и является анодным покрытием по отношению
к стали, легко паяется с бескислотными флюсами; приме-
няется в качестве защитного покрытия стальных деталей
с одновременным обеспечением паяемости (толщина покры-
тия 12, 24, 30 и 48 мкм из условий эксплуатации Л, С, Ж
и ОЖ соответственно). Для осаждения сплава олово—
цинк используют электролиты щелочно-цианистые или
пирофосфатные. Состав щелочно-цианистых электролитов,
г/л: олово четыреххлористое (в пересчете на безводное) —
65—77; окись цинка — 4—6; калий цианистый (общий) —
40—50; натр едкий — 5—10. Состав пирофосфатных элек-
тролитов, г/л: олово сернокислое — 8—12; цинк серно-
кислый — 8—12; натрия пирофосфат — 180—250; аммо-
ний азотнокислый — 1—2; клей мездровый или жела-
тина — 0,5—1,0. Показатель pH = 7,54-8,5. Режимы оса-
ждения покрытия: для щелочно-цианистого — темпера-
тура 340—345 К; катодная плотность тока 2—3 А/дм2;
для пирофосфатного — температура 325—340 К; катод-
ная плотность тока 0,5—1,0 А/дм2.
В качестве анодов применяется сплав олово—цинк
с содержанием олова 80%; анодная плотность тока 1,0—
1,5 А/дм2. Аноды в щелочно-цианистом электролите, как
и в станнатном, должны находиться в частично запасси-
вированном состоянии.
Сплав олово—никель. Сплав содержит 60% олова и
сочетает в себе различные свойства — твердость и износо-
устойчивость, хорошие декоративные качества и способ-
ность к пайке. Многолетние наблюдения за оловянными
сплавами по возможности появления игольчатых кристал-
лов показали, что на сплаве олово—никель это явление
не отмечалось. Толщина покрытия для различных условий
эксплуатации составляет 6, 9 и 12 мкм (условия Л, С, Ж)
с подслоем меди до 18—30 мкм.
Электролит для получения сплава олово—никель имеет
состав, г/л: двухлористое олово — 40—50; хлористый ни-
кель — 250—300; хлористый аммоний — 100; фтористый
аммоний — 60. Показатель pH = 3,54-4,5. Температура
электролита 320—335 К. Катодная плотность тока 0,5—
1,0 А/дм2, а анодная — 0,5 А/дм2. В качестве анодов при-
меняется сплав, содержащий 30% никеля и 70% олова.
Можно использовать никелевые и оловянные аноды,
но при этом потребуется раздельное регулирование тока,
124
проходящего через никелевые и оловянные аноды. Из-
меняя соотношение силы тока, проходящего через те или
другие аноды, можно поддерживать постоянную концен-
трацию ионов никеля и олова в электролите.
Сплав олово—висмут. С целью улучшения способ-
ности оловянных покрытий сохранять способность к пайке
на длительное время в состав покрытия включается от 0,3
до 3,8% висмута в качестве легирующего компонента.
Применение покрытия сплавом олово—висмут позволяет
отказаться от операции оплавления, что сокращает трудо-
емкость производства и снижает вероятность иглообразо-
вания на покрытиях.
Толщина покрытия сплавом олово—висмут устанав-
ливается в зависимости от условий эксплуатации, как и
для олова. Составы электролитов и режимы осаждения
сплава представлены в табл. 78.
Таблица 78. Составы электролитов и режимы покрытия
Состав и режим Номер электролита
1 2
Состав, г/л: сернокислое олово серная кислота сернокислый висмут хлористый натрий препарат ОС-20 (В) формалин (40%), мл/л блескообразователь, мл/л Температура, К Плотность тока, А/дм2 40—60 100—110 0,8—1,5 0,3—0,8 4—5 290—300 1—2 35—45 120—140 0,8—1,5 0,3—0,5 4—5 5—10 5—10 290—300 2—4
Электролит № 1 применяется для получения матовых
покрытий. При его использовании следует учитывать, что
на оловянных анодах в отсутствие тока происходит по-
теря висмута вследствие его контактного выделения на
олове по реакции
3Sn + 2Bi3* -»3Sn2+ + 2Bi.
125
Во избежание этого аноды в электролите без тока остав-
лять не следует, а в перерывах между загрузками
нужно перевешивать один из анодов на катодную штан-
гу и извлекать их из ванны при длительных переры-
вах.
Электролит № 2 применяется для получения блестя-
щих покрытий, которые обладают хорошими декоратив-
ными качествами и невосприимчивостью к «захватам» от
рук рабочих при сборке. Наличие в электролите блеско-
образователя исключает возможность потери висмута
вследствие его контактного выделения.
Приготовление электролитов. Электролит № 1 готовят
следующим образом. В воду при тщательном перемешива-
нии небольшими порциями вводят серную кислоту из
расчета 60—80 мл/л (плотность 1,84). В полученный рас-
твор вводят среднее рецептурное количество сернокис-
лого олова и хлористого натрия. В небольшом количестве
электролита растворяют сернокислый висмут и вливают
в готовый раствор, так же поступают и с веществом ОС-20.
Приготовленный электролит нуждается в проработке то-
ком при плотности тока 0,5—1,0 А/дм2.
Электролит № 2 приготовляют аналогичным образом,
вводя в последнюю очередь ОС-20, хлористый натрий,
блескообразователь и сернокислый висмут. Блескообразо-
вателем служит продукт конденсации, который готовят
следующим образом: 730 мл ацетона смешивают с 330 мл
25%-ного раствора аммиака и 400 мл 50%-ного раствора
едкого натра; к смеси в вытяжном шкафу добавляют по
каплям, непрерывно охлаждая и перемешивая, 400 мл
уксусного альдегида. Температура смеси не должна пре-
вышать 300 К. Ампулы с уксусным альдегидом следует
предварительно охладить в холодной воде до температуры
285—290 К. В результате реакции конденсации образуется
продукт коричневого цвета, который после оттаивания
образует верхний слой. Продукт конденсации отделяют
сифонированием или в делительной воронке, или осторож-
ным смывом. Хранить его необходимо в закрытых бутылях
темного цвета.
Формалин, вещество ОС-20 и продукт конденсации вво-
дят в электролит в количестве 2—2,5 г/л каждого после
прохождения 54 000 Кл электричества. Основные непо-
ладки, встречающиеся при покрытии сплавом олово—вис-
мут, представлены в табл. 79.
126
Таблица 79. Основные неполадки
при покрытии сплавом олово—висмут
Характер неполадок Причина неполадок Способ устранения
Покрытие шеро- ховатое 1. Высокая плот- ность тока. 2. Наличие меха- нических примесей 1. Снизить плотность тока. 2. Отфильтровать электролит
Покрытие темное, плохо паяется Наличие примесей меди Проработать элек- тролит током
В покрытии низ- кое содержание вис- мута 1, Недостаточное содержание висмута в электролите. 2. Повышенная тем- пература. 3. Повышенная плотность тока. 4. Недостаток хло- ридов 1, Добавить соли висмута. 2. Снизить темпера- туру. 3. Снизить плот- ность тока. 4. Добавить хлори- стый натрий
Пятнистость по- крытия 1. Плохая промыв- ка деталей. 2. Недостаточное количество форма- лина (в электролите № 2) 1. Улучшить каче- ство промывки. 2. Добавить форма- лин
Несплошность по- крытия Недостаточное со- держание вещества ОС-20 Добавить вещество ОС-20 (2—2,5 г/л)
Покрытие блестя- щее, темное и хруп- кое (для электроли- та № 2) Повышенное со- держание продукта конденсации Отфильтровать электролит через ак- тивированный уголь
127
24. УДАЛЕНИЕ ДЕФЕКТНЫХ
ПОКРЫТИЙ
Оловянное покрытие и покрытие
олово—висмут с деталей из стали без повреждения
основы удаляются анодным растворением в электролите,
содержащем 50—100% едкого натра, при температуре
335 К и плотности тока 0,5—1,0 А/дм2. Катоды стальные.
Также снимается олово с использованных банок и других
изделий с целью его регенерации. С деталей из меди и
ее сплавов оловянное покрытие и покрытие олово—вис-
мут растворяются химически в составе: соляная кис-
лота (d = 1,19) — 1 л; окись сурьмы — 12 г/л; вода —
125 мл. Температура раствора комнатная.
В результате реакции растворения олова на поверх-
ности деталей образуется налет контактной сурьмы, ко-
торый удаляется в 10 %-ном растворе горячей щелочи.
Можно использовать соляную кислоту, разбавленную во-
дой 1:1, при температуре раствора кислоты 330 К. При-
меняя этот раствор, нужно следить за тем, чтобы поверх-
ность деталей не перетравилась. Некачественные свин-
цовые покрытия удобно удалять анодным растворением
в 10 %-ном растворе едкого натра при температуре рас-
твора 330—340 К и плотности тока 1—3 А/дм2. Покры-
тие сплавом олово—свинец можно удалить химическим
растворением в растворе состава: азотная кислота (d =?
=; 1,4) — 400—450 мл/л; борфтористоводородная кис-
лота— 11,5—1,0 г/л; вещество ОС-20—1—5 г/л. Рас-
творение покрытия происходит при комнатной темпера-
туре со скоростью 2—4 мкм/мин.
Г лава 7.
МЕДНЕНИЕ
Гальванически осажденная медь име-
ет розовый цвет, но в атмосферных условиях легко реа-
гирует с влагой и углекислотой воздуха, с сернистыми
128
газами, покрывается окислами и темнеет. Медь интенсивно
растворяется в азотной кислоте, медленнее — в хромовой,
значительно слабее — в серной и почти не реагирует с со-
ляной кислотой.
Благодаря своей пластичности и свойству легко поли-
роваться медь широко применяется в многослойных за-
щитно-декоративных покрытиях типа медь—никель—хром
в качестве промежуточной прослойки. Как самостоятель-
ное покрытие медь применяется для местной защиты сталь-
ных деталей от цементации, азотирования, борирования
и прочих диффузионных процессов. Большое значение
толстослойные медные покрытия имеют в гальванопла-
стике для снятия металлических копий с художественных
изделий, а также для гальванического формования мед-
ных деталей сложного профиля.
Существующие электролиты меднения разделяются по
своему составу не щелочные и кислые. К щелочным от-
носятся цианистые, железистосинеродистые и пирофосфат-
ные электролиты. Основными достоинствами щелочных и,
в частности, цианистых электролитов являются высокая
рассеивающая способность (более 60%), мелкокристал-
личность покрытий и возможность непосредственного оса-
ждения меди на сталь.
Из кислых электролитов наиболее широко применяе-
мыми являются сернокислый и борфтористоводородный.
Они характеризуются простотой состава, устойчивостью
в эксплуатации, но обладают низкой рассеивающей спо-
собностью й невозможностью непосредственного медне-
ния стали вследствие выпадения контактной меди.
25. ЩЕЛОЧНЫЕ ЭЛЕКТРОЛИТЫ
МЕДНЕНИЯ
Цианистые электролиты. Для про-
изводственного применения следует рекомендовать про-
стой электролит, состоящий из двух компонентов, г/л:
комплексная цианистая соль — 40—50 (или в пересчете
на металлическую медь — 18—22); цианистый натрий сво-
бодный — 10—20. Рабочая температура 290—300 К; ка-
тодная плотность тока 0,5—1 А/дм2; катодный выход по
току 50—70%.
При наличии цианистой меди составление данного
Двухкомпонентного электролита весьма несложно и за-
5 Ямпольский А. М. и др. 129
ключается в постепенном введении расчетного количества
цианистой меди в концентрированный раствор цианистого
натрия или калия при подогревании до 335—345 К и
перемешивании. После образования раствора комплекс-
ной соли меди его анализируют на содержание свободного
цианистого натрия, корректируют по мере необходимости,
после чего разбавляют электролит водой до рабочего
уровня ванны и приступают к эксплуатации без какой-
либо предварительной проработки. .
Скорость осаждения меди для всех цианистых электро-
литов определяется в зависимости от плотности тока и вы-
хода по току, который для различных электролитов мо-
жет колебаться в больших пределах (табл. 80).
Таблица 80. Скорость осаждения меди из цианистых
электролитов, мкм/ч
Плот- ность тока, А/дм® Выход по току, %
40 50 so 70 80 90
0,5 5,3 6,6 7,9 9,3 10,7 12,0
1,0 10,7 13,2 15,9 18,6 21,3 24,0
2,0 21,4 26,4 31,9 37,2 42,6 48,0
3,0 32,1 39,6 47,9 56,0 63,9 74,0
4,0 42,8 52,8 63,8 74,4 85,2 96,0
5,0 53,5 66,0 79,0 93,0 107,0 120,0
Остальные цианистые электролиты отличаются лишь
различными добавками, ускоряющими в какой-то мере
процесс осаждения либо улучшающими внешний вид по-
крытий. К ним относится, например, сегнетова соль (ка-
лий—натрий виннокислый), которая вводится 50—70 г/л
для растворения пассивной пленки на анодах.
ГОСТ 9.047—75 предусматривает также введение до-
бавок щелочи и повышение рабочей температуры до 325—
335 К с целью ускорения процесса, но эксплуатационная
длительность службы электролита при этом снижается.
Основные неполадки при меднении в цианистых элек-
тролитах приведены в табл. 81.
Нецианистые электролиты. Этот вид электролитов
призван заменить токсичные цианистые электролиты на
безвредные или, в крайнем случае, на менее токсичные,
но равноценной замены пока не предложено. К электро-
130
Таблица 81. Основные неполадки цианистых
электролитов меднения
Характеристика неполадок Возможная причина их образования Способы устранения
Сильное выделение водорода на деталях и медленное осажде- ние медн илн отсут- ствие осаждения; ано- ды блестящие Большой избыток свободного цианисто- го натрия; малая концентрация солей меди Определить анали- зом содержание сво- бодного цианистого натрия и добавить мед- ных солей
На отдельных уча- стках деталей явле- ние «питтинга» в фор- ме грушевидных то- чек или вертикаль- ных блестящих полос Загрязнение элек- тролита органиче- скими веществами (столярный клей, дек- стрин, полироваль- ная паста) 1. Ввести в электро- лит активированный древесный уголь (0,5 г/л). 2. Применить ревер- сирование тока
На анодах белый налет; электролит у анодов имеет голубой цвет 1. Недостаток сво- бодного цианистого натрия. 2. Недостаточная площадь анодов 1. Довести содержа- ние свободного циа- нистого натрия до 10—15 г/л. 2. Зачистить аноды и добавить новые
На анодах корич- невый или голубой налет Недостаточное ко- личество анодов в ванне Зачистить аноды и завесить дополнитель- но новые
Быстрое снижение содержания солей меди в электролите 1. Отсутствие сво- бодного цианистого натрия. 2. Пассивирование .анодов 1. Довести содер- жание свободного цианистого натрия до 10—15 г/л. 2. Добавить анодов или заменить новыми
Темно-красный цвет медного слоя Высокая катодная плотность тока Снизить плотность тока на катоде
Высокая пори- стость и шерохова- тость медного слоя Загрязнение элек- тролита взвешенны- ми примесями или анодным шламом Очистить электро- лит фильтрованием или декантацией
5*
131
Продолжение табл. 81
Характеристика неполадок Возможная причина их образования Способы устранения
Высокая пори- стость медного слоя; аноды и стенки ван- ны на уровне элек- тролита покрыты бе- лым рыхлым налетом Накопление в элек- тролите карбонатов более 100 г/л вслед- ствие усиленного раз- ложения цианистых солей Выпарить электро- лит до половины объ- ема, охладить до 280— 285 К и декантиро- вать; осадок соды уда- лить с добавлением железного купороса
литам, наиболее полно заменяющим цианистые, следует
отнести железистосинеродистый электролит, составлен-
ный на основе железистосинеродистого калия и сегнето-
вой соли.
Состав железистосинеродистого электролита, г/л
Медь (в пересчете на металл) ................... 20—25
Железистосинеродистый калий..................... 180—220
Сегнетова соль . ............................... 90—НО;
Едкое кали...................................... 8—10 -г"
Режим эксплуатации
Рабочая температура, К........................... 325—335
Плотность тока, А/дм2.......................... 1,5—2
Выход по току, % ............................ 50—60
Способ составления электролита заключается в при-
готовлении соли Шевреля (CuSOa-Cu2SOa-2H2O) путем об-
работки горячего раствора медного купороса подогре-
тым же раствором сульфита натрия до обесцвечивания по
уравнению
3CuSO4 -J- 3Na2SOa 4* ЗН2О = CuSOa • Cu2SOa x
X 2H2O 4- 3Na2SO4 4- H2SO4.
Выпадает кирпично-красный осадок соли Шевреля,
после чего дают раствору отстояться, декантируют его;
осадок несколько раз промывают, а затем к декантирован-
ному осадку соли приливают 50%-ный раствор железисто-
синеродистого калия, подщелачивая полученную массу
10%-ным раствором едкого кали до pH = 11н-12. Едкое
кали вводят в указанную массу в количестве 30 г/л и ки-
пятят все вместе 3,5—4 ч. Коричневый осадок, состоящий
132
из Fe(OH)3, анализируют на отсутствие меди и удаляют из
ванны фильтрованием, а в раствэр вводят сегнетову соль
как депассиватор медных анодов. После этого электролит
заливают водой до рабочего уровня и приступают к ра-
боте. Несмотря на высокую рассеивающую способность
электролита, широкому его применению мешает некоторое
количество цианистых комплексных солей, образую-
щихся во время эксплуатации электролита, а также вы-
сокая стоимость сегнетовой соли.
Следующим электролитом, получившим производствен-
ное применение, хотя и весьма ограниченное, является
пирофосфатный электролит, для которого предложено не-
сколько составов. Наиболее известный из них рекомендо-
ван ГОСТ 9.047—75.
Состав электролита, г/л
Медный купорос ............................... 30—50
Натрий пирофосфорнокислый ................... 120—180
Натрий кислый фосфорнокислый.................. 70—100
Режим эксплуатации
Рабочая температура, К........................ 295—305
Показатель pH................................. 7,5—8,9
Плотность тока, А/дм2 ........................ 0,3—0,4
Выход по току, % .......................... 70—80
Скорость осаждения меди, мкм/ч................ 3—4
Механическое перемешивание электролита позволяет
повысить рабочую плотность тока до 1 А/дм2.
При составлении электролита каждый из его компонен-
тов растворяют отдельно в горячей воде и затем сливают
вместе в рабочую ванну с доведением водой до заданного
уровня. Готовый электролит имеет темно-синий цвет и
содержит комплексные ионы двухвалентной меди. Рассеи-
вающая способность его существенно ниже, чем у циани-
стых электролитов. Кроме того, при меднении стальных
деталей их следует завешивать под током во избежание
выпадения контактной меди. Для удовлетворительной ра-
боты с этим электролитом весьма важно поддерживать
значение показателя pH в заданных пределах.
26. КИСЛЫЕ ЭЛЕКТРОЛИТЫ
МЕДНЕНИЯ
Из кислых электролитов наиболее
общепринятым со времен Б. С. Якобн является серно-
кислый. В простейшем своем виде он состоит всего из
133
двух компонентов, г/л: медный купорос — 200—250;
серная кислота — 50—70.
Режим осаждения
Рабочая температура, К...................... . 290—300
Плотность тока, А/дм2......................... 1—2
Выход по току, % ........................... 95—98
При перемешивании электролита сжатым воздухом или
его прокачивании с непрерывным фильтрованием катод-
ную плотность тока можно повысить до 6—8 А/дм2, а при
вращении цилиндрических деталей — до 30—40 А/дма,
что бывает необходимо при наращивании слоя меди боль-
шей толщины, например в гальванопластике.
G целью интенсификации процессов меднения приме-
няют борфтористоводородные электролиты.
Состав борфтористоводородного электролита, г/л
Фторборат меди............................. 35—40
» » (в пересчете на металл) . . . 9—10
Борная кислота............................ 15—20
Борфтористоводородная кислота (свободная) . . . 15—18
Режим меднения
Рабочая температура, К.................... 290—300
Показатель pH.................................. 1
Плотность тока, А/дм2........................ До 10
Выход по току, % ............... 99—100
Электролит перемешивают сжатым воздухом или меха-
нической мешалкой. Аноды медные. Корректировку элек-
тролита производят углекислой медью и борфтористоводо-
родной кислотой.
Для получения гладких и блестящих покрытий в сер-
нокислый электролит вводят блескообразователи. Из оте-
чественных блескообразующих добавок следует рекомен-
довать для этой цели выравнивающую добавку марки
«ЛТИ», разработанную на кафедре электрохимии Ленин-
градского технологического института им. Ленсовета. Она
создает зеркальный блеск покрытия, обладая выравни-
вающим действием, а осажденная медь обладает высокой
пластичностью и низкими внутренними напряжениями.
При ее применении требуются химическая чистота компо-
нентов, входящих в состав электролита, и наличие хлори-
стого натрия, вводимого в дистиллированную воду, на
434
которой составляется электролит. Широко применяется
аналогичная добавка Б-7211 («Меданит»), поставляемая
болгарской промышленностью.
Состав сернокислою электролита, г/л
- Медь сернокислая.............................. 200—250
Серная кислота................................. 40—60
Хлористый натрий, мг/л......................... 30—60
Выравнивающая добавка «ЛТИ» или блескообразова-
тель Б-7211, мг/л.................................. 4—5
Режим эксплуатации
Рабочая температура, К......................... 290—300
Плотность тока, А/дм2:
без перемешивания ........................... 2—3
с перемешиванием......................... 3—4
Основные неполадки при меднении в указанном серно-
кислом электролите приведены в табл. 82.
Таблица 82. Неполадки при меднении
в сернокислом электролите
Характеристика неполадок Возможная причина их образования Способ устранения
Вздутия и отслаи- вание медного слоя, особенно при поли- ровке или термооб- работке 1. Плохая подго- товка поверхности детали к покрытию. 2. Малая толщина подслоя никеля 1. Улучшить очист- ку поверхности дета- лей от загрязнений. 2. Увеличить тол- щину подслоя до 2— 3 мкм
Краснеющие (при- горелые) места и ден- дриты на выступах и кромках деталей 1. Чрезмерно вы- сокая плотность то- ка. 2, Малое межэлек- тродное расстояние 1. Снизить DK и вве- сти перемешивание. 2. Правильно рас- положить детали на подвесках
В углублениях деталей крупнокри- сталлический, рых- лый и шероховатый слой меди 1. Низкая концен- трация серной кисло- ты. 2. Очень низкая катодная плотность тока I. Добавить кисло- ту поданным анализа. 2. Повысить плот- ность тока на катоде
135
Продолжение табл. 82
Характеристика неполадок Возможная причина их образования Способ устранения
Рыхлый и губча- тый слой меди и боль- шое выделение водо- рода на катоде Большой избыток серной кислоты при низкой концентрации медного купороса Откорректировать состав электролита по результатам ана- лиза
Появление бле- стящих полос на по- вер хн остн медн ого покрытия Загрязнение элек- тролита органиче- скими примесями, полировальной пас- той и т. п. Очистить электро- лит активированным древесным углем
Отдельные крас- неющие пятна на све- тлом слое покрытия, хорошо заметные при промывке в воде Выпадение кон- тактной меди на по- верхности стали вследствие малой тол- щины подслоя нике- ля или медн Увеличить выдерж- ку деталей, доводя толщину подслоя до 2—3 мкм, не менее
Черные и корич- невые полосы, иног- да с блестящими про- светами на слое оса- жденной меди Загрязнение элек- тролита примесями тяжелых металлов, чаще всего мышьяка и сурьмы Поставить электро- лит на проработку, а при большом содер- жании примесей сме- нить электролит
Крупнокристал- лическая структура слоя меди; кристал- лизация медного ку- пороса на анодах и на дне ванны Чрезмерно высо- кая концентрация медного купороса (бо- лее 250 г/л) Слить часть элек- тролита и разбавить оставшийся электро- лит водой
Грубая шерохо- ватая поверхность слоя медного покры- тия Загрязнение элек- тролита механиче- скими примесями Очистить электро- лит декантацией или фильтрованием
136
27. МЕДНЕНИЕ РАЗЛИЧНЫХ МЕТАЛЛОВ
И СПЛАВОВ
Меднение стали 08XI8HI0T осу-
ществляют обработкой детали сначала в электролите, со-
держащем 200 г/л хлористого никеля и 200 г/л соляной
кислоты, при комнатной температуре в течение 1—2 мин,
а затем, включив ток, детали гальванически никели-
руют при плотности тока 5 А/дм2 в течение 1 мин. После
нанесения подслоя никеля детали промывают в воде, пере-
носят в стандартный сернокислый электролит меднения
с завеской под током и меднят до требуемой толщины
слоя.
Меднение алюминия и его сплавов производят в обще-
принятых электролитах, применяя специальную подго-
товку поверхности. Операции очистки поверхности, т. е.
травление и осветление, описаны в гл. 4. При наличии
цианистых медных электролитов в качестве специальной
подготовки применяют двукратную цинкатную обработку.
Для этой цели очищенные детали погружают при покачи-
вании в цинкатный раствор состава, г/л: ZnSO4 или ZnO
(в пересчете на Zn) — 25—30; сода каустическая — 120—
140. Режим обработки: рабочая температура 290—300 К;
выдержка 30—40 с.
После цинкатной обработки детали промывают в хо-
лодной проточной воде и стравливают контактный слой
цинка в 10—20%-ном растворе азотной кислоты в тече-
ние 10—20 с. После промывки в холодной проточной воде
производят повторную цинкатную обработку в указанном
выше растворе, но с выдержкой 8—10 с и также с пока-
чиванием. Детали, промытые в холодной проточной воде,
завешивают в медный цианистый электролит под током и
наращивают слой меди до заданной толщины.
При отсутствии цианистых электролитов очищенные
детали завешивают в электролит, состоящий из ортофос-
форной кислоты с концентрацией 250—300 г/л.
Анодная обработка производится при комнатной тем-
пературе и плотности тока 2—4 А/дм2 со средней выдерж-
кой 10 мин. Затем детали промывают в воде и завешивают
под током в сернокислый медный электролит с общепри-
нятыми составом и режимом осаждения и наращивают за-
данную толщину слоя меди. Для этой же цели можно
пользоваться и борфтористоводородным электролитом.
137
Меднение титановых сплавов типа ВТ-1, ВТ-3. Медне-
ние производят по следующей схеме. Детали обезжири-
вают органическими растворителями или венской из-
вестью, после чего промывают и производят травление
в растворе состава, мл/л: азотная кислота (плотность
1,4 г/см3) — 200; фтористоводородная кислота (40%-ная)—
20. Продолжительность травления 3—5 мин.
После промывки в воде производят вторичное травле-
ние в растворе состава: этиленгликоль — 800 мл/л; соля-
ная кислота (плотность 1,19 г/см3) — 200 мл/л; фтори-
стый цинк — 100 г/л. Продолжительность травления
1—2 мин до образования равномерной черной пленки.
Затем детали промывают в холодной проточной воде
и меднят в цианистом электролите с содержанием свобод-
ного цианистого натрия в пределах 8 ± 0,2 г/л. Для по-
лучения покрытий с большой толщиной слоя рекомен-
дуется после наращивания слоя меди в несколько микро-
метров подвергать детали отжигу при температуре 730—
770 К в течение 10—20 мин, поддерживая вакуум во время
отжига до 0,01 Па. После отжига и декапирования нара-
щивание меди продолжают до заданной толщины.
Для получения слоя меди, не превышающего 10—
15 мкм, применяют также травление сплава ВТ-1 в рас-
творе состава, мл/л: фтористоводородная кислота
(40%-ная) — 10; серная кислота (плотность 1,84 г/см3) —
15; вода — 90. Процесс травления ведут при темпера-
туре 290—305 К в течение 30—60 с.
После травления следует быстрая и усиленная про-
мывка в холодной проточной воде и завешивание под то-
ком в ванну с пирофосфатным электролитом. Для полу-
чения прочного сцепления меди с титаном следует при-
менять вакуумный отжиг.
28. ОСАЖДЕНИЕ СПЛАВОВ МЕДИ
Латунные покрытия применяются
для защитно-декоративной отделки различных изделий,
а также имеют и специальное техническое назначение, на-
пример покрытие стальных деталей, подлежащих обклейке
резиной.
Латунирование производят в электролитах, содержа-
щих комплексные соли меди и цинка и позволяющих сов-
местное осаждение этих двух металлов. Общепринятый
138
состав электролитически осаждаемой латуни содержит
около 60—70% меди и 30—40% цинка. Осаждение латуни
ведут лишь из цианистых электролитов, так как до на-
стоящего времени не разработаны в промышленных мас-
штабах электролиты, пригодные для их замены.
Состав цианистого электролита, г/л
Комплексная медноцианистая соль................ 40—42
» цианистая соль цинка .................. 16—17
Цианистый натрий (свободный)................ . 15—16
Режим эксплуатации
Рабочая температура, К......................... 300—305
Плотность тока, А/дм2.......................... 0,1—0,3
Выход по току, % ........................... 60—70
Для процесса используют аноды из листовой латуни.
Изменение оттенков цвета латуни на отдельных дета-
лях или на различных участках одной и той же детали
происходит вследствие неравномерной плотности тока на
поверхности детали и зависит от неправильного располо-
жения деталей в ванне по отношению к анодам. Общее
изменение цвета латуни на отдельных партиях зависит от
изменения температуры электролита.
Пассивирование анодов с отложением на них плотной
нерастворимой корки имеет место при завышенной плот-
ности тока, а также при недостаточном содержании сво-
бодного цианистого натрия в электролите. Замедленное
осаждение латуни бледного оттенка, сопровождающееся
газовыделением, при наличии чистых блестящих анодов
указывает на избыток свободного цианистого натрия, ко-
торый устраняется добавками медных и цинковых солей.
Гальванотермический способ получения латунных по-
крытий без применения цианистых электролитов заклю-
чается в том, что стальные детали предварительно нике-
лируют с толщиной слоя в 2—3 мкм и затем меднят с тол-
щиной слоя 9—12 мкм в стандартном сернокислом элек-
тролите. Медненые детали переносят в сернокислый элек-
тролит цинкования и покрывают слоем, составляющим по
толщине 50% от слоя меди, т. е. 4—6 мкм. Покрытые де-
тали помещают в сушильный шкаф и прогревают при
620—670 К до получения требуемого оттенка.
Бронзовые покрытия получаются в процессе совмест-
ного гальванического осаждения меди и олова, причем
состав получаемых бронз, их цвет и оттенок, а также их
139
физико-химические свойства изменяются в зависимости от
процентного содержания в них меди и олова. Практиче-
ское применение получили покрытия золотисто-желтого
цвета, имеющие защитно-декоративное назначение и со-
держащие в своем составе от 10 до 15% олова.
В щелочно-цианистых электролитах, применяемых для
получения бронзовых покрытий, олово находится в че-
тырехвалентной форме, а медь — в одновалентной. По-
этому электрохимический эквивалент бронзы, содержа-
щей около 12% олова, складывается из электрохимических
эквивалентов олова и меди, взятых пропорционально их
отношению в бронзе: (1,107-0,12) + (2,37-0,88) = 2,2.
Плотность такой бронзы составляет около 8,6 г/см3.
При меньшем содержании олова в осажденном покрытии
его цвет приобретает красноватый оттенок, а при увели-
чении содержания олова сверх 20% покрытие приобретает
белый цвет.
Для осаждения бронзовых покрытий золотисто-жел-
того цвета, содержащих 10—15% олова, используют сле-
дующий электролит.
Состав электролита, г/л
Станнат натрия.................................. 33—35
Медноцианистая соль............................. 70—75
Цианистый натрий (свободный).................... 12—15
Сода каустическая................................... 7—8
Режим эксплуатации
Рабочая температура, К......................... 340—345
Плотность тока, А/дм2............................До 2—2,5
Выход по току, % ............................ 60
Аноды следует брать бронзовые литые того же состава,
что и получаемое покрытие.
Для осаждения белой бронзы рекомендуется следую-
щий электролит.
Состав электролита, г/л
Станнат натрия............................ 30—45
Медноцианистая соль....................... 10—15
Цианистый натрий (свободный).............. 12—15
Сода каустическая......................... 7—8
Режим эксплуатации
Рабочая температура, К.................... 340—345
Плотность тока, А/дм2..................... 2—3
Выход по току, % ............... 60—70
140
В качестве анодов применяют медные и стальные пла-
стины. Применение стальных анодов связано с необходи-
мостью содержания оловянных соединений только в че-
тырехвалентной форме, поэтому электролит необходимо
последовательно корректировать станнатом натрия.
Для замены цианистого электролита латунирования
на нецианистый применяется пирофосфатный электролит.
Состав пирофосфатного электролита, г/л
Медь сернокислая.............................. 4,8—5,0
Цинк сернокислый ............................. 4,4—4,6
Пирофосфат натрия............................. 50—60
Сода кальцинированная......................... 30—40
Щавелевая кислота............................. 10—15
Борная кислота................................ 4—6
Режим осаждения
Показатель pH................................. 8,0—9,4
Температура, К................................ 290—300
Катодная плотность тока, А/дм2................ 0,8—1,2
Для получения осадка латуни толщиной 0,6—0,8 мкм
продолжительность электролиза составляет 3—5 мин.
Г лава 8.
НИКЕЛИРОВАНИЕ
И ЖЕЛЕЗНЕНИЕ
29. НИКЕЛИРОВАНИЕ
Вследствие своей пассивности никель
химически стоек во многих органических кислотах, слабо
растворим в минеральных кислотах и полностью устой-
чив в щелочах при всех температурах и концентрациях.
В гальванической паре никель—железо никель как
более электроположительный металл является в атмо-
сферных условиях и в агрессивных средах катодом по от-
ношению к железу и, следовательно, электрохимически
не может защищать железо от коррозии.
141
Являясь главным образом защитно-декоративным по-
крытием, никель способен надежно защитить железо от
коррозии лишь при условии полной беспористости покры-
тия, поэтому никелирование как защитно-декоративное
покрытие применяют обычно с подслоем меди.
Кроме защитно-декоративного назначения никелиро-
вание получило широкое применение в химической про-
мышленности для защиты рабочих поверхностей обору-
дования от воздействия различных агрессивных сред.
В этих случаях толщина осажденного никеля без подслоя
меди достигает 0,20—0,30 мм.
Сернокислые электролиты никелирования. Во всех
отраслях промышленности этот вид электролитов по-
лучил почти исключительное применение. Поэтому они
являются наиболее изученными и для них существует
большое количество составов и режимов осаждения,
предназначенных для различных условий эксплуата-
ции.
Сернокислые электролиты весьма чувствительны к от-
клонениям от принятого режима и к наличию посторонних
примесей, поэтому при эксплуатации никелевых электро-
литов, особенно сернокислых, необходимо соблюдать сле-
дующие обязательные правила:
1) ванны никелирования к моменту загрузки деталей
должны быть полностью подготовлены; катодные и анод-
ные штанги должны быть тщательно вычищены, исправ-
ность реостатов и амперметров должна быть проверена,
а системы перемешивания и фильтрования, если таковые
имеются, должны быть включены;
2) корректировка электролитов по составу и показа-
телю pH во время процесса покрытия исключается;
3) загрузку деталей следует производить быстро, при
включенном токе с постепенным повышением силы тока
до заданных значений;
4) выключение тока в процессе никелирования или
изъятие подвесок из ванн для осмотра приводит к отслаи-
ванию покрытия;
5) поворачивание деталей в приспособлениях для пере-.
мещения точек контакта и прочие исправления в располо-
жении деталей в ванне следует производить при вклю-
ченном токе, только в резиновых перчатках, так как, если
касаться деталей незащищенными руками, в местах ка-
сания образуются непокрытые участки.
142
Таблица 83. Составы и режимы работы сернокислых
электролитов
Состав и режим Номер электролита
1 2 3 4
Состав, г/л: сернокислый никель хлористый никель сернокислый натрий борная кислота хлористый натрий фтористый натрий Температура электроли- та, К Катодная плотность то- ка, А/дм2 Показатель pH Катодный выход по току, % Перемешивание Непрерывное фильтро- вание 70—75 40—50 25—30 5—10 290—300 0,5—1 5,6-5,8 95 - + 140—150 80—100 25—30 5—10 300—305 0,8—2 5,0—5,5 90—95 - + 140—200 30—40 60—80 25—40 300-335 0,5—2 5,2—5,8 90 + —Ь 400—420 25—40 2 з 325—340 5—10 2—3 85—90 + +
Примечание. «4~» — применение; «—> 4- х» —- необязатель-
ное применение; «—» — отсутствие применения.
В табл. 83 приведены составы и режимы работы для
нескольких наиболее применяемых электролитов.
Указанные электролиты устойчивы в работе и при пра-
вильной эксплуатации и систематической очистке от вред-
ных примесей могут использоваться в течение нескольких
лет без замены. Необходимость корректировать их состав
по содержанию основных компонентов вызвана главным
образом потерями электролита при уносе его покрывае-
мыми деталями. Эти потерн зависят от концентрации
электролита, конфигурации деталей и аккуратности ра-
ботающих. Для деталей, покрываемых на подвесках,
удельные нормы потерь электролита на унос колеблются
в пределах 120—200 мл электролита на 1 м2 площади по-
крываемых деталей, а для мелких деталей, покрываемых
в колоколах и барабанах, составляют от 220 до 370 мл/м2.
Из приведенных в табл. 83 электролит № 1 предназна-
чается для стационарных установок с небольшой про-
граммой, электролит № 2 — для колокольных и бара-
банных ванн; электролит № 3 предусмотрен по
143
ГОСТ 9.047—75; электролит № 4 наиболее пригоден для
получения толстослойных никелевых покрытий в химиче-
ской и медицинской промышленности. Все эти сернокис-
лые электролиты выделены в группу матовых покрытий
без введения блескообразующих добавок.
Никелевые электролиты весьма чувствительны к по-
нижению температуры и при снижении ее до 280 К фак-
тически непригодны для эксплуатации. Для ускорения
процесса и повышения качества покрытий ванны оснащают
автоматическими устройствами для покачивания катодных
штанг, очистки зеркала электролита, непрерывного пере-
мешивания и фильтрования.
Таблица 84. Скорость осаждения никеля, мкм/ч
Плот- ность тока, А/дмЕ Выход по току, %
50 60 70 8С 90 95
0,5 3,1 3,7 4,4 5,0 5,6 5,9
1.0 6,3 7,4 8,7 10,0 11,2 11,8
2,0 12,5 14,9 17,6 20,0 22,4 23,6
3,0 18,8 22,3 26,2 29,9 33,6 35,4
4,0 25,1 29,8 34,9 39,9 44,8 47,2
5,0 31,4 37,2 43,7 49,8 56,0 59,0
10,0 62,8 74,4 87,3 99,7 112,0 118,0
Скорость осаждения никеля определяют по табл. 84.
Основные неполадки при никелировании и способы их
исправления указаны в табл. 85.
Электролиты блестящего никелирования. При нике-
лировании, создающем защитно-декоративную отделку из-
делия, никель должен иметь зеркально блестящую по-
верхность, поэтому широкое применение получили элек-
тролиты блестящего никелирования, содержащие различ-
ные блескообразователи. Так, из неорганических соедине-
ний некоторое применение для этой цели получили серно-
кислые соли кобальта и кадмия.
Несмотря на простоту получения и равномерный блеск
покрытий, добавки кобальта нецелесообразны вследствие
их высокой стоимости. Добавки хлористого или сернокис-
лого кадмия в количестве 0,03—0,10 г/л применяются
особенно при покрытии крепежных деталей в колоколь-
ных и барабанных ваннах. Наилучшие результаты полу-
144
Таблица 85. Неполадки при никелировании,
их причины и способы устранения
Характеристика неполадок Причина неполадок Способ устранения
Никель на деталях не осаждается; уси- ленно выделяется во- дород Мал показатель pH электролита; слишком кислый электролит Проверить pH и от- корректировать его 3%-ным раствором NaOH
Никель на деталях не осаждается; дета- ли покрываются чер- ным мажущим нале- том 1. Мал показатель pH. 2. Низкая темпе- ратура электролита. 3. Неправильное включение полюсов в ваннах. 4. Наличие солей азотной кислоты в электролите 1. Повысить pH. 2. Подогреть элек- тролит до 295—300 К. 3. Проверить и пе- реключить полюса. 4. Проработать или сменить ванну
Частичное покры- тие деталей-никелем при хорошем каче- стве покрытия 1. Недостаточное обезжиривание дета- лей. 2. Детали взаимно экранируются на под- веске. 3. Неправильное расположение ано- дов или нарушение контакта отдельных анодов. 4. Отсутствие кон- такта подвески со штангой 1. Повторить опе- рации подготовки. 2. Из енить распо- ложение деталей. 3. Улучшить кон- такт и расположение анодов. 4. Улучшить кон- такт подвески со штангой
Покрытие имеет желтый оттенок, а на кромках деталей возможно образова- ние зеленых гидра- тов окиси никеля 1. Высокое значе- ние pH. 2. Чрезмерно вы- сокая катодная плот- ность тока 1. Проверить pH и подкислить электро- лит 3%-ным раство- ром кислоты. 2. Снизить катод- ную плотность тока или дать усиленное перемешивание элек- тролита
Медленное осажде- ние никеля Низкая температу- ра электролита Подогреть электро- лит до 290—305 К
145
Продолжение табл. 85
Характеристика неполадок Причина неполадок Способ устранения
Аноды покрыты коричневой или чер- ной пленкой 1. Высокая анод- ная плотность тока. 2. Малая концен- трация NaCl 1. Уменьшить анод- ную плотность тока, увеличив поверхность анодов. 2. Добавить 2—3 г/л NaCl
Никель имеет нор- мальный оттеиок и эластичность, но отслаивается 1. Плохая подго- товка к покрытию. 2. Перерыв тока или изменение плот- ности тока Удалить никель анодным растворени- ем в H2SO4 и повто- рить покрытие
Слой никеля бле- стящий с продольны- ми трещинами Накопление в элек- тролите солей железа более 0,1 г/л Подкислить элек- тролит, ввести Н2О2, нагреть и перемешать, защелочить до pH — = 6 и отфильтровать
Никель имеет се- рый оттенок, плохо полируется, аноды без тока покрывают- ся медью Накопление в элек- тролите солей меди более 0,02 г/л Подкислить элек- тролит и проработать его при низкой плот- ности тока
Появление черных или коричневых по- лос или общее почер- нение покрытия Загрязнение элек- тролита солями цин- ка Добавить известко- вого молока или мела до pH = 6,1-=-6,3 и отфильтровать осадок
Отслаивание нике- ля в виде мелких бле- стящих чешуек, лег- ко осыпающихся от прикосновения 1. Слишком кис- лый электролит и вы- сокая Ок. 2. Низкая концен- трация Ni2+ при боль- шом содержании про- водящих солей 1. Подщелочить электролит и снизить Лк- 2. Добавить серно- кислого никеля
Шероховатость и высокая пористость никеля Электролит за- грязнен взвешенным анодным шламом и прочими механиче- скими примесями Отфильтровать электролит и надеть чехлы из льняной тка- ни на аноды
146
Продолжение табл, 83
Характеристика неполадок Причина неполадок Способ устранения
Образование пит- тинга Загрязнение элек- тролита органически- ми примесями Подкислить элек- тролит, добавить Н2Оа и снова защелочить
Никелевое покры- тие хрупкое и блестя- щее Загрязнение элек- тролита органичес- кими соединениями Удалить примеси дробленым древесным углем марки ВАУ
Образование шеро- ховатых покрытий и дендритов на кром- ках деталей (при нор- мальном составе элек- тролита) 1. Высокая плот- ность тока. 2. Чрезмерно про- должительный про- цесс никелирования 1. Снизить катод- ную плотность тока. 2. Ввести полиров- ку и промежуточный подслой меди
чаются при их введении за 1—2 ч до выгрузки деталей.
Действие кадмиевых добавок непродолжительно, оно не
превышает 8—10 ч непрерывной загрузки ванн.
Широкое применение получили электролиты с добав-
ками органических блескообразователей в виде натрие-
вых солей сульфированного нафталина. Большое распро-
странение получил следующий электролит.
Состав электролита, г/л
Сернокислый никель........................ 200—300
Борная кислота.............................. 25—30
Хлористый натрий ........................... 3—15
Фтористый » ......................... 4—6
Натриевая соль нафталиндисульфокислоты 1,5 . . 2—4
Формалин ................................... 1—1,5
Режим эксплуатации
Рабочая температура, К....................... 290—300
Показатель pH ............................ 5,8—6,3
Плотность тока, А/дм2...................... 1—2
Выход по току, % ......................... 95—96
При перемешивании электролита плотность тока мо-
жет быть повышена до 4—5 А/дм2.
В табл. 86 приведены составы и режимы работы элек-
тролитов с блескообразующими добавками, рекомендуе-
мых ГОСТ 9.047—75.
147
Таблица 86. Составы и режимы работы электролитов
блестящего никелирования
Состав и режим Номер электролита
1 2 3
Состав, г/л:
никель сернокислый 250—300 250—300 250—300
• » хлористый 50—60 50—60 —
кислота борная 25—40 25—40 25—40
натрий хлористый — — 10—15
1,4' бутиндиол 0,15—0,18 0,18—0,30 0,2—0,5
(100%-ный)
сахарин 1,0—2,0 1,0—2,0 А—
формальдегид 0,02—0,04 0,5—1,2
фталимид 0,08—0,12 — —
хлорамин Б — 2,0—2,5
Рабочая температура, К 325—335 325—335 315-325
Показатель pH 4,0—4,8 4,5—4,8 4,5—5,5
Плотность тока, А/дм2 3—8 3—8 2,5—3,5
Выход по току, % 92—96 92—96 92—96
Непрерывное перемешивание электролитов сжатым воз-
духом, непрерывное фильтрование и селективная очистка
являются обязательными. Никелевые аноды завешивают
в чехлах из ткани «хлорин» артикул 2089 или «бельтинг»
артикул 2030, ГОСТ 332—69.
При составлении электролитов сернокислый никель,
хлористый натрий и борную кислоту растворяют в воде
при температуре 350—360 К, после чего в раствор вводят
активированный уголь марки БАУ, ГОСТ 6217—74, в ко-
личестве 1—2 г/л. Допускается замена на активированный
уголь марки КАД. Электролит с углем перемешивают
сжатым воздухом в течение 3 ч и дают отстояться не ме-
нее 12 ч. Затем электролиты подвергают селективной
очистке. Для этой цели показатель pH электролита дово-
дят до 5,0—5,5, подогревают электролит до 320—325 К
и вводят в него марганцовокислый калий в количестве до
2 г/л или 3%-ный раствор перекиси водорода до 2 мл/л
и фильтруют. Этими операциями достигается удаление
органических примесей, железа и частично цинка.
Для очистки от меди и следов цинка электролит под-
кисляют до pH — 2,5-?-3,0, завешивают случайные ка-
тоды из листовой рифленой стали и прорабатывают его
148.
при температуре 320—325 К и перемешивании сжатым
воздухом.
Проработка идет при напряжении 0,8—1,0 В и плот-
ности тока DK = (0,14-0,2) А/дм2 до получения светлых
покрытий, на что требуется обычно 2—3 смены. В очищен-
ный электролит вводят блескообразователи, корректи-
руют pH и приступают к эксплуатации.
Корректировка электролита по основным компонентам
производится на основании анализов. Для добавки блеско-
образователей обычно принимают следующий график:
1,4 бутиндиол вводят один раз в смену но 0,13 мл/л, фор-
мальдегид также вводят один раз в смену по 0,02 мл/л,
а хлорамин Б — один раз в неделю по 0,5 г/л. Добавки
сахарина и фталимида производят два раза в неделю.
Для селективной очистки наиболее целесообразно ста-
вить электролит на проработку ежедневно в нерабочую
ночную смену. Химическую очистку электролита активи-
рованным углем можно производить непрерывно, помещая
мешочки с углем между рамками фильтр-пресса и сменяя
их один раз в месяц. Очистку электролита от железа про-
изводят не реже одного раза в месяц.
Наибольший блеск покрытия имеют при темпера-
турах 325—335 К, плотности тока 4—5 А/дм2 и показателе
pH = 4,84-5,0. При этих условиях осажденный никель
имеет степень блеска 70—80%, степень выравнивания
около 80%.
Неполадки при осаждении блестящего никеля и спо-
собы их устранения приведены в табл. 87.
Прочие электролиты никелирования. Для скоростного
осаждения никеля можно использовать борфтористые и
сульфаминовые электролиты.
Состав борфтористого электролита, г/л
Борфтористый никель.......................... 300—400
Хлористый никель ............................ 10—15
Борная кислота............................... 10—15
Режим осаждения
Рабочая температура, К....................... 320—330
Показатель pH................................ 3,0—3,5
Плотность тока, А/дм2........................ До 20
Выход по току, % ............................ 95—98
Осажденный никель получается светлым, эластичным,
электролит пригоден для использования в колокольных
149
Таблица 87. Неполадки при осаждении
блестящего никеля и способы их устранения
Характеристика неполадок Причина неполадок Способ устранения
Вся поверхность никелевого покры- тия имеет недостаточ- ный блеск I. Малая концен- трация блескообразо- вателей. 2. Не выдерживает- ся заданная плотность тока 1. Ввести добавки блескообразовате- лей. 2. Отрегулировать плотность тока и по- казатель pH
Слабое выравни- вание (сглаживание) никелируемой по- верхности Малая концентра- ция бутиндиола Ввести добавку бу- тиндиола по 0,1 мл/л
Никелевый слой имеет темный оттенок или пятна серые и бе- лые Электролит имеет примеси тяжелых ме- таллов, меди, цинка и др. Произвести селек- тивную очистку элек- тролита при низкой плотности тока
Слой никеля бле- стящий, но хрупкий 1. Органические за- грязнения. 2. Малая концен- трация сахарина (или хлорамина Б) 1. Очистить акти- вированным углем. 2. Ввести добавку сахарина (или хло- рамина Б)
Точечная водород- ная пористость нике- ля (питтинг) Просторонние при- меси в электролите, органические или ме- таллические Очистить электро- лит и ввести добавку 0,01 мл/л препарата ОС-20
и барабанных ваннах. Широкому распространению его
препятствует более высокая стоимость химикатов.
Для сульфаминовокислого электролита ГОСТ 9.047—
75 предлагает следующий состав, г/л:
Никель сульфаминовокислый..................... 300—400
» хлористый ............................... 12—15
Кислота борная................................ 25—40
Натрия лаурилсульфат ......................... 0,1—1,0
Режим осаждения
Рабочая температура, К........................ 325—335
Показатель pH................................. 3,6—4,2
Плотность тока, А/дм2......................... 5—12
Выход по току, % ............................. 98—99
150
При низких плотностях тока (порядка 5 А/дм2) полу-
чают весьма пластичные покрытия без внутренних на-
пряжений, особо пригодные для гальванопластики.
Многослойное никелирование. Сущность этого спо-
соба никелирования заключается в том, что осаждение
никеля на стальные детали производят последовательно
из двух или трех электролитов никелирования с различ-
ными составами и режимами осаждения. Полученные слои
никеля обладают различными физико-химическими свой-
ствами, изменяя которые в заданном направлении, можно
получить покрытие, имеющее при равных толщинах не-
сравненно более высокую коррозионную стойкость, чем
однослойное. Для этого первый слой никеля, имеющий
толщину, составляющую от 50 до 70% от общей толщины
покрытия, осаждают из электролита, не содержащего
органических блескообразователей и создающего мато-
вую или полублестящую поверхность слоя.
Такой слой совершенно не содержит серы в своем со-
ставе или должен содержать ее не более 0,005%. При
двухслойном никелировании второй слой никеля оса-
ждают из электролита, содержащего органические блеско-
образователи.
Эти блескообразователи всегда содержат серу, которая
при их разложении входит в состав никелевого слоя
в форме сульфидов в количестве до 0,05%, снижая элек-
тродный потенциал второго слоя на 60—80 мВ по. отноше-
нию к первому. Таким образом, блестящий слой никеля
является анодом по отношению к первому слою, не допу-
ская, чтобы процесс электрохимической коррозии распро-
странялся в глубину покрытия.
При трехслойном никелировании между описанными
выше слоями матового и блестящего никеля осаждают
промежуточный слой никеля толщиной 0,50—0,75 мкм,
содержащий 0,15—0,20% серы и предохраняющий оба
контактирующие с ним слоя никеля от электрохимической
коррозии.
Состав никелевого электролита, г/л
Сернокислый никель.......................... 150—300
Хлористый никель ......................... 50—60
Борная кислота................................. 25—40
1,4 бутиндиол (100%-ный)........................0,05—0,10
Сахарин ....................................... 1,0—1,5
Фталимид........................................0,08—0,12
151
Процесс осаждения ведут при температуре 330 К и
перемешивании электролита с плотностью тока 4—5 А/дм?
в течение 0,5 ч, после чего детали промывают в воде и пере-
носят во второй электролит никелирования для так назы-
ваемого процесса никельсил. Состав электролита принят
тот же, что и для первого электролита, но взамен фтали-
мида в него вводят взмученный порошок каолина опре-
деленной степени дисперсности, с размерами частиц от
0,1 до 3 мкм. Каолин вводят в количестве 0,1—3,0 г/л.
Процесс ведут при 330 К и плотности тока 4—5 А/дм?
в течение 3 мин.
Осаждение износостойкого никеля. Сущность этого
процесса заключается в том, что в никелевый электролит
вводят порошки абразивов, взмучивая их путем переме-
шивания электролита в процессе осаждения никеля. В ка-
честве абразивов могут применяться наждачные и корун-
довые порошки, карбиды кремния или вольфрама, тонкие
помолы песка, алмазные порошки и прочие мелкодисперс-
ные материалы. Частицы этих материалов, оседая на по-
верхности металлических деталей, заращиваются в слой
гальванически осажденного никеля, сообщая ему непре-
взойденные показатели твердости, износостойкости, высо-
кие антифрикционные свойства, ударную вязкость и про-
чие свойства, необходимые при эксплуатации трущихся
пар. Такие комбинированные покрытия содержат от 10
до 35 и даже до 50% абразива и приобретают твердость
до 7000 МПа.
Состав электролита для этой цели, зернистость абра-
зива и режим взмучивания и заращивания его зерен вы-
бираются в зависимости от требований к полученному абра-
зивному слою.
Метод износостойкого никелирования весьма перспек-
тивен и с успехом используется для повышения износо-
стойкости матриц и пуансонов, поршневых колец, клапа-
нов и рабочих полостей цилиндров двигателей внутрен-
него сгорания, для калибров и подшипников, изготовле-
ния надфилей, а также во многих других отраслях маши-
ностроения.
Для примера рассмотрим процесс изготовления одно-
сторонних абразивных кругов, применяемых для зубопро-
тезирования. В качестве кругов используются диски,
штампованные из стальной ленты. Диски располагают
в подвесках горизонтально и помещают в ванну с никеле-
152
вым электролитом, в который введен карборундовый поро-
шок № 150—180 в количестве 2—4 г/л. После включения
тока порошок взмучивают путем барботирования электро-
лита сжатым воздухом через каждые 2 мин в течение 10—
15 мин процесса заращивания зерен карборунда, а по
окончании взмучивания осаждение никеля ведут еще
10 мин.
Для получения весьма твердых покрытий никелевое
покрытие осаждают из электролита, содержащего 300 г/л
хлористого никеля и 40 г/л борной кислоты, с введением
в электролит 20 г/л карбида вольфрама и 12 г/л порошка
аморфного бора. Размеры частиц равны 1—3 мкм. Процесс
осаждения ведут при температуре 320—325 К, показателе
pH — 3^-4 и плотности тока 20 А/дм2 с перемешиванием
электролита магнитной мешалкой 116]. Полученное по-
крытие подвергают отжигу в вакууме при 1300 К в тече-
ние 3 ч и при 1400 К дополнительно 1 мин. Покрытие со-
держит по массе 5,5% карбида вольфрама и 3,5% бора.
Осаждение черного никеля. При введении солей цинка
в сернокислые электролиты никелирования покрытие
приобретает черный цвет. Это свойство было использо-
вано для получения защитно-декоративных покрытий чер-
ного цвета и нашло применение в оптической промышлен-
ности и в некоторых специальных отраслях машинострое-
ния.
У черного никеля весьма низкие показатели корро-
зионной стойкости, пластичности и прочности сцепления
с покрываемыми изделиями, особенно при отложении на
сталь. Поэтому при осаждении черного никеля применяют
предварительное осаждение подслоя меди или светлого
никеля с последующей его полировкой. Толщина слоя
черного никеля обычно не превышает 0,5 мкм.
Для небольшого объема работ используют упрощенный
состав на основе общепринятых никелевых электролитов,
указанных в табл. 83, например электролита № 1, в ко-
торый вводят добавки роданистого аммония и сернокис-
лого цинка, после, чего электролит приобретает следующий
состав, г/л:
Сернокислый никель............................... 70—75
» натрий................................ 40—50
Борная кислота............................... 20—25
Сернокислый цинк ............................. 20—25
Роданистый аммоний ........................... 15—20
Хлористый натрий ............................ 5—10
153
Электролиз ведут при DK =0,1 А/дм2, поддерживая
pH углекислым цинком в пределах 5,2—5,8. Корректи-
ровку показателя pH производят 3%-ным раствором сер-
ной кислоты или углекислым цинком, избыток которого
на дне ванны способствует устойчивости pH.
Детали после покрытия черным никелем пассивируют
в горячем 5 %-ном растворе хромпика К2Сг2О7 и проти-
рают салфетками, смоченными жидким смазочным маслом.
Никелирование нержавеющих сталей. Для никели-
рования нержавеющих, кислотоупорных и жаростойких
сталей типа 12X13, 12Х18Н10Т и им подобных предложено
много составов. Наилучшие результаты дает следующий
процесс: подготовленные детали монтируют на подвесках,
производят анодное электрообезжиривание, промывают
в горячей воде и завешивают без тока в ванну со следую-
щим составом электролита: хлористый никель — 200—
250 г/л; соляная кислота — 150—200 мл/л.
Детали выдерживают без тока при комнатной температу-
ре в течение 1 мин, после чего включают ток и никелируют
с никелевыми анодами при плотности тока 5—10 А/дм^
в течение 1 мин. Затем детали промывают в холодной про-
точной воде и переносят в ванну с обычным сернокислым
электролитом, с завеской под током и никелируют до
заданной толщины слоя.
Химическое никелирование. В настоящее время су-
ществ уют три способа осуществления технологического
процесса химического никелирования, различающихся в
зависимости от вида реагента, выбранного в качестве вос-
становителя.
1) гипофосфитный способ, характеризующийся сов-
местным выделением фосфора в никелевое покрытие;
2) боргидридный способ, при котором происходит вы-
деление бора, входящего в состав покрытия;
3) гидроксиламинный способ, при котором никель оса-
ждается с наименьшим количеством примесей.
Промышленное применение получил пока лишь гипо-
фосфитный способ, причем осаждение никеля произво-
водится гипофосфитом натрия.
Осажденное покрытие имеет полублестящий металли-
ческий вид, аморфную структуру и является сплавом
никеля с фосфором. При этом содержание фосфора в осадке
зависит от состава раствора и колеблется от 4—6% для
щелочных до 8—10% для кислых растворов.
154
После термообработки при 673—773 К твердость ни-
кельфосфорного покрытия возрастает вдвое, составляя
9000—10 000 МПа и приближаясь таким образом к хро-
мовым покрытиям. При этом многократно возрастает и
прочность сцепления. Пористость никельфосфорного по-
крытия можно приравнять к гальванически осажденному
никелю. Указанные свойства никельфосфорного покрытия
определяют и область его применения.
Никельфосфорному покрытию подвергаются детали из
черных металлов, меди, алюминия и никеля или детали,
покрытые этими металлами. Этот метод покрытия непри-
годен для осаждения на таких металлах или покрытиях,
как свинец, цинк, кадмий и олово.
Щелочные растворы характеризуются высокой устой-
чивостью, простотой корректировки, отсутствием склон-
ности к бурному и мгновенному выпадению порошкообраз-
ного никеля (явление саморазряда) и возможностью их
длительной эксплуатации без пересмены.
Из многочисленных составов следует рекомендовать
проверенный в производственных условиях раствор, со-
держащий следующие компоненты, г/л:
Хлористый никель ............................ 40—50
» аммоний............................... 45—55
Лимоннокислый натрий......................... 40—50
Гипосульфит натрия........................... 10—20
Аммиак.........................................До синего
цвета
раствора
Процесс осаждения ведется при температуре 353—
360 К. Скорость осаждения никеля составляет 8—10 мкм/ч.
Процесс идет с интенсивным выделением водорода на по-
верхности деталей.
Кислые растворы характеризуются большим разнооб-
разием добавок к растворам солей никеля и гипофосфита.
Так, для этой цели могут применяться уксуснокислый на-
трий, янтарная, винная и молочная кислоты, трилон Б
и прочие органические соединения.
Состав раствора, г/л
Сернокислый никель............................. 28—30
Уксуснокислый натрий ......................... 10—12
Гипофосфит натрия ............................ 8—10
Режим осаждения
Рабочая температура, К......................... 363—365
Показатель pH ............................ . > 4—4,5
155
Показатель pH следует корректировать 2%-ным рас-
твором едкого натра. Скорость осаждения никеля состав-
ляет 8—10 мкм/ч.
Для футеровки цилиндрических ванн химического ни-
келирования наиболее целесообразно пользоваться съем-
ными пластикатовыми чехлами, сваренными методом го-
рячего проглаживания. При очистке ванн растворы вы-
качивают насосом, а чехлы извлекают и обрабатывают
в азотной кислоте.
В качестве материала для подвесок и корзин следует
применять углеродистую сталь. Изоляцию отдельных
участков деталей и подвесок производят перхлорвинило-
выми эмалями или пластикатом.
Для нагревания раствора ванн следует применять элек-
трические нагреватели с передачей тепла через водяную
рубашку. Термообработку деталей производят в термо-
статах.
Определение качества покрытий и исправление брака.
Качество гальванических никелевых покрытий опреде-
ляется их внешним видом, прочностью сцепления с основ-
ным металлом, толщиной и пористостью.
На деталях, покрытых матовым слоем никеля до его
полирования, никель должен быть светлым, с допускае-
мыми дефектами в виде высохших потеков воды и раз-
ностью оттенков. Допускается также наличие рисок, ца-
рапин, отдельных шероховатостей и несквозных пор, легко
устраняемых при последующей полировке.
Полированные никелевые покрытия должны иметь
равномерный блеск и не иметь дефектов, ухудшающих
декоративный вид и снижающих коррозионную стойкость
покрытия.
Удаление забракованных гальванических осадков ни-
келя производят в электролите, состоящем из серной кис-
лоты, разбавленной до плотности 1,5—1,6 г/см3. Анодное
растворение никеля производят при плотности тока 2—
5 А/дм'2.
Сплавы никеля. Никель легко осаждается совместно
с рядом других металлов, образуя сплавы, из числа ко-
торых наибольшее распространение получили сплавы ни-
келя с железом, кобальтом и фосфором.
Сплав никель—железо. Сплав, содержащий 80% ни-
келя, аналогичен пермаллою и. применяется в качестве
магнитомягкого материала для придания поверхности спе-
156
циальных магнитных свойств. Осаждение сплава произ-
водят в малых толщинах, используя электролит № 1 по
табл. 88.
Таблица 88. Составы электролитов и режимы
получения никелевых сплавов
Состав и режим Номер электролита
1 2 3
Состав, г/л:
никель сернокислый 60 130—140 150—200
. железо сернокислое 2 —
кобальт сернокислый — 110—120 ——
борная кислота 25 20—30 20
калий хлористый —— 10—15 25
гипофосфит натрия —— — 20—30
ортофосфориая кислота — — 40—50
сахарин 0,8 —— ——
лаурилсульфат натрия 0,4 — ——
Показатель pH 1,8—2,0 4—5 2—2,5
Температура, К 325—330 313—323 343—353
Катодная плотность тока, А/дм2 1—2 1—2 10—15
Сплав никель—кобальт. Содержание кобальта в сплаве
изменяется от 20 до 80%. Сплав относится к категории
магнитотвердых материалов и применяется в системах
звукозаписи, а также с целью получения методом гальва-
нопластики твердых матриц для литья и прессования изде-
лий из пластмасс. Состав электролита приведен в табл. 88
(электролит Ne 2).
Сплав никель—фосфор. Сплав обладает высокой твер-
достью, аналогичной твердости хромового покрытия; по
мере увеличения содержания фосфора и в результате тер-
мообработки при температуре 673—873 К твердость зна-
чительно возрастает. Скорость осаждения этого сплава
составляет 0,07—0,1 мм/ч, что в 50 раз превышает скорость
осаждения хрома. Основное назначение сплава — замена
хромовых покрытий на деталях сложной формы, так как
рассеивающая способность электролита значительно выше
рассеивающей способности хромовых электролитов. Для
получения сплава, содержащего 10—15% фосфора, ре-
комендован электролит № 3 из табл. 88.
157
30. ЖЕЛЕЗНЕНИЕ
Гальваническое осаждение железа
часто применяют для восстановления размеров изношен-
ных или маломерных деталей. Железнение выгодно от-
личается от хромирования большой скоростью наращи-
вания железа, доходящей до 400—500 мкм/ч, возмож-
ностью наращивать слой толщиной до 2—3 мм и низкой
профессиональной вредностью. После шлифования по за-
данным размерам осажденный слой можно цементиро-
вать и калить.
Технология подготовки поверхности стальных деталей
к железнению имеет свои особенности. Сущность их за-
ключается в необходимости анодного протравливания по-
крываемой поверхности в электролите, состоящем из рас-
твора серной кислоты с концентрацией 350—360 г/л с до-
бавкой 10—15 г/л железного купороса. Протравливание
ведут при анодной плотности тока 40—60 А/дм8 для угле-
родистой стали и 15—20 А/дм2 для чугуна с выдержкой
1—2 мин. Катоды из свинца или стали 08Х18Н10Т. Про-
травленные детали переносят в электролит железнения
с выдержкой без тока 1—3 мин для наращивания слоя
заданной толщины.
Для железнения применяют кислые электролиты: хло-
ристые, в которых основой служит хлористое железо
FeCl2, и сернокислые на основе железного купороса FeSO4.
Хлористое железо следует готовить непосредственно в
в цехе путем растворения стружки малоуглеродистой
стали в соляной кислоте. Железный купорос поставляется
по ГОСТ 6981—75.
Характеристика электролитов железнения по
ГОСТ 9.047—75 приведена в табл. 89.
Таблица 89. Составы и режимы для электролитов
железнения
Состав и режим Номер электролита
1 2 3 4
Состав, г/л: железо хлористое 200—250 600—650
железный купорос — 200—250 400
кислота соляная 2-3 2—3 —— —•
» щавелевая — — 1—4 •—
158
Продолжение табл. 89
Состав и режим Номер электролита
1 2 3 4
калий сернокислый — — 100—150 150
натрий фтористый — — — 10
кислота аскорбиновая — — — 2—4
Рабочая температура, К 333—343 353—373 293—333 300—310
Показатель pH — — 2,5—3 2,5—3
Плотность тока, А/дм2 20—40 20—30 3—10 12—15
Выход по току, % 90-95 85—90 80—90 85—90
Электролит № 4, не входящий в ГОСТ 9.047—75, не
требует подогрева при достаточно высоких плотностях
тока. Для всех электролитов аноды из низкоуглеродистой
стали завешивают в чехлах из кислотостойкой ткани.
Плотность тока повышают постепенно, начиная с 3—
5 А/дм2, доводя ее до рабочих величин через 10—15 мин
от начала электролиза.
Скорость осаждения железа определяют по табл. 90.
Основные неполадки при железнении в хлористом элек-
тролите указаны в табл. 91.
Таблица 90. Скорость осаждения железа
в зависимости от плотности тока и выхода тока, мкм/ч
Плот- ность тока, А/дм3 Выход по току, % Плот- ность тока, А/дм2 Выход по току, %
80 85 90 95 80 85 90 95
1 10,6 11,3 12,0 12,7 20 212 226 240 253,6
3 31,8 33,9 36,0 38,0 30 318 339 360 380,4
5 53,0 56,5 60,1 63,6 40 424 452 480 507,2
10 106,0 113,0 120,0 126,8 50 530 565 601 635,0
159
Таблица 91. Неполадки при эксплуатации
хлористого электролита железнения
и способы их устранения
' Характеристика неполадок Причина неполадок Способ устранения
Осажденный слой железа имеет гру- бую шероховатую по- верхность; электро- лит непрозрачен, но сохраняет зеленый цвет 1. Завышена плот- ность тока. 2. Засорение элек- тролита нераствори- мыми частицами анод- ного шлама или гид- рата закиси железа 1. Отрегулировать плотность тока. 2. Зачистить ано- ды и поместить их в чехлы; добавить со- ляной кислоты; от- фильтровать элек- тролит
Игольчатый или острошишковый слой железа; мутно-серый цвет электролита Накопление трех- валентного железа в электролите свыше 5 г/л Проработать элек- тролит до прозрачно- зеленого цвета с из- бытком соляной кис- лоты
Наличие темных пятен на осажденном слое железа 1. Избыточная кон- центрация соляной кислоты. 2. Повышенное со- держание хлорного железа 1. Нейтрализовать электролит 3% -ным NaOH. 2. Проработать электролит
Высокая твер- дость, растрескива- ние или отслаивание покрытия 1. Низкая темпера- тура электролита. 2. Не соблюдался режим подготовки и ступенчатого повыше- ния плотности тока. 3. Перерыв тока нли доливание холодной воды при осаждении 1. Нагреть элек- тролит. 2. Проверить ре- жим подготовки и на- чальной стадии на- ращивания. 3. Не допускать нарушения режима
160
Глава 9-
ХРОМИРОВАНИЕ
Электролитически осажденный хром
обладает рядом ценных свойств: высокой твердостью,
износоустойчивостью, термостойкостью и химической ус-
тойчивостью.
Хром обладает большой стойкостью против воздей-
ствия многих кислот и щелочей: он нерастворим в раство-
рах азотной и серной кислот, в соляной и горячей серной
кислотах легко растворяется, на воздухе и под действием
окислителей пассивируется — на его поверхности обра-
зуется тонкая окисная пленка. Хром положительный по-
тенциал и не обеспечивает при наличии в покрытии пор
электрохимической защиты от коррозии стальных деталей.
Хорошо полированная поверхность хрома имеет вы-
сокие декоративные качества, которые отличаются ста-
бильностью во времени: хром не тускнеет даже после
нагрева до 670—720 К. Сернистые соединения на хром
не действую!'.
Хромовые покрытия применяют в следующих случаях.
1. Для защитно-декоративных целей. Хромовое по-
крытие с подслоем меди и никеля хорошо защищает сталь
от коррозии, придавая изделиям красивый внешний вид.
Защитно-декоративному хромированию подвергают де-
тали автомобилей, велосипедов, приборов и т. п.
2. Для увеличения отражательной способности. Отра-
жательная способность хромового покрытия уступает
лишь отражательной способности серебра и алюминия,
однако вследствие более высокой стойкости против окис-
ления отражательная способность хрома более стабильна.
Хромовое покрытие поэтому широко используется в про-
изводстве зеркал, отражателей, прожекторов.
3. Для увеличения износоустойчивости. Хромирова-
ние с этой целью используется в инструментальном произ-
водстве при отделке мерительных инструментов, фильер
для волочения металлов и т. п. Большой эффект дает хро-
мирование штампов и матриц при изготовлении различ-
ных изделий из резины, пластмасс, кожи, стекла. В этом
6 Ямпольский А. М. и др. 161
случае хромовое покрытие не только обеспечивает износо-
стойкость, но также исключает налипание прессуемых ма-
териалов к поверхности матриц. Хромовое покрытие зна-
чительно снижает смачиваемость стенок форм расплавлен-
ным стеклом или металлом. Значительное повышение изно-
состойкости трущихся поверхностей стенок цилиндров и
поршневых колец двигателей внутреннего сгорания дости
гается при применении процессов пористого хромирова-
ния.
4. Для восстановления изношенных размеров. Нара-
щивание слоя хрома на изношенные поверхности термо-
обработанных валов, втулок позволяет восстановить раз-
меры деталей и этим увеличить срок эксплуатации изде-
лий.
Толщина хромовых покрытий устанавливается в за-
висимости от условий эксплуатации и назначения покры-
тий по отраслевой нормативно-технической документации
и имеет следующие значения, мкм:
Защитно-декоративные:
по никелевому подслою.................... 0,5—1,5
для деталей из медн н ее сплавов......... 6,0—9,0
Повышающие износостойкость пресс-форм, штампов
н т. п.................................. 9—60
Восстанавливающие изношенные размеры.......... До 500
31. ЭЛЕКТРОЛИТЫ ХРОМИРОВАНИЯ
В электролитах хромирования хром
содержится в шестивалентной форме в виде анионов
СгОГ или Сг2От‘. Скорость осаждения хрома в зависи-
мости от плотности тока дана в табл. 92. Составы элек-
тролитов и режимы осаждения приведены в табл. 93.
Электролит № 1 используется для всех видов хромовых
покрытий — блестящего (по подслою никеля), твердого и
«молочного» хрома, обладающего минимальной пористо-
стостью. Содержание хрома в трехвалентной форме допу-
скается до 6 г/л. Электролит № 2 (саморегулирующийся)
содержит в своем составе труднорастворимую соль серно-
кислого стронция, которая, находясь в избытке, обеспе-
чивает постоянство отношения количества хромового ан-
гидрида к аниону SOl”. Электролит более сложен по со-
ставу, однако обеспечивает осаждение хрома с лучшей рас-
сеивающей способностью и при более высоком выходе по
току. Трехвалентный хром допускается до 10 г/л. Элек-
162
Таблица 92. Скорость осаждения хрома, мкм/ч
Плот- ность тока, А/дм2 Выход по току, %
13 15 18 20 25 30 35
10 6,1 7,0 8,4 9,4 11.7 14,0 16,4
15 9,13 10,5 12,6 14,0 17,6 21,6 24,6
20 12,2 14,0 16,8 18,8 23,4 26,0 32,8
25 15,2 17,6 21,0 23,4 29,2 35,1 40,9
30 18,3 21,0 25,2 28,2 35,1 42,0 49,2
35 21,3 24,6 29,4 32,8 41,0 49,1 57,3
40 24,5 28,0 33,6 37,6 46,8 56,0 65,6
50 30,5 35,0 42,0 47,0 58,5 70,0 81,8
60 36,6 42,0 50,4 56,4 70,2 84,0 98,4
70 42,6 49,0 58,8 65,6 82,0 98,2 115
Таблица 93. Составы и режимы работы
для электролитов хромирования
Состав и режим Номер электролита
Г 2 3 4
Состав, г/л:
хромовый ангидрид 200—300 225—300 200—250 350—400
серная кислота 2—3 —— 10—20 2,5—3,0
препарат «Хромин» 1—3 1—3 1—3 —
стронций сернокислый —. 5,5—6,5 — —
калий кремнефтористый — 18—20 — —
натр едкий —• — — 40—60
Температура, К 323—353 323—353 330—355 290—305
Плотность тока, А/дм2 15—35 40—70 20—40 10—60
Выход по току, % 13—15 17—18 20—25 30—33
тролит № 3 (сверхсульфатный) рекомендуется для полу-
чения твердых износостойких покрытий большей толщины
(более 30 мкм), так как осаждение хрома происходит при
повышенном выходе потоку. Электролит №4 (тетр ахромат-
ный) обладает более высокой, чем остальные электролиты,
рассеивающей способностью. Хром осаждается при ком-
натной температуре с более высоким выходом по току.
Осадки хрома матовые, сероватые и более мягкие; покры-
тие легко полируется. Электролит применяется для полу-
чения защитных декоративных покрытий. Содержание
трехвалентного хрома допускается до 10 г/л.
6* 163
Режимы хромирования. Они оказывают большое влия-
ние на свойства хромового покрытия и на его качество.
Для улучшения кроющей способности сульфатных
электролитов сразу же после загрузки деталей дается ток,
в 1,5 раза превышающий расчетное значение («толчок»
тока); через 15—30 с значение тока снижается до номи-
нального. При хромировании стальных деталей вначале
дается ток противоположного направления для анодного
растворения окисных пленок, а затем «толчок» тока в пря-
мом направлении, как указано выше. «Толчок» тока осо-
бенно необходим при хромировании деталей из чугуна.
Режимы, обеспечивающие получение хромовых покры-
тий в сульфатных электролитах с различными свойствами,
представлены в табл. 94.
Таблица 94. Режимы хромирования
Вид хромирования Температура, К Плотность тока, А/дм2
Защитно-декоративное (блестящее) Износостойкое (твердое) Молочное 320—325 330—332 342—344 15—25 30—50 25—35
Пористое хромирование. Для хромовых покрытий, за
исключением «молочных», характерно наличие пор и сетки
мелких трещин, которые снижают защитные свойства по-
крытия. С целью улучшения условий для удержания сма-
зочных масел в условиях больших нагрузок на поверх-
ность трущихся деталей размеры пор и трещин увеличи-
вают анодной обработкой в том же электролите, где про-
исходило осаждение хрома.
Наиболее развитая сетка каналов и пор получается
при температуре электролита 325—331 К и катодной плот-
ности тока 40—60 А/дм2, анодная обработка производится
также при плотности тока 40—60 А/дм2 в течение 10—
12 мин.
Приготовление и корректирование электролитов. Для
приготовления электролитов № 1 и № 3 (см. табл. 93)
раздробленные куски хромового ангидрида помещают не-
посредственно в рабочую ванну, наполненную до уровня
водопроводной водой, нагретой до температуры 330—
164
350 К. В случае, если вода имеет большую жесткость и
содержит много железа, рекомендуется использовать кон-
денсат паровых котлов или деионизированную воду. Рас-
творение хромового ангидрида ведут при непрерывном
помешивании. После растворения проверяют концентра-
цию хромового ангидрида по плотности раствора с по-
мощью ареометра (см. табл. 3). Далее химическим анали-
зом определяют концентрацию серной кислоты в растворе,
которая всегда содержится в некотором количестве в тех-
ническом хромовом ангидриде. По результатам анализа
рассчитывают количество дополнительно вводимой сер-
ной кислоты до заданной по составу концентрации. За-
тем электролит прорабатывают током в течение 3—4 ч,
завешивая в ванну стальные листы с поверхностью, в 2—
3 раза превосходящей поверхность свинцовых анодов.
Проработку током производят для накопления трехвалент-
ного хрома, без наличия которого в малых количествах
хром на катоде не осаждается.
Препарат «Хромин» в виде таблеток вводят небольшими
порциями во избежание образования значительной пены
на поверхности электролита.
Для приготовления саморегулирующегося электролита
№ 2 к раствору хромового ангидрида, из которого пол-
ностью удалена серная кислота, приливают смешанные
с отдельными порциями воды сернокислый стронций и
и кремнефтористый калий. Затем электролит перемеши-
вают и также прорабатываю!' током при 318—335 К и
плотности тока DK = 4-к 6 А/дм2 в течение 4—5 ч.
Для приготовления тетрахроматного электролита № 4
вначале растворяют хромовый ангидрид и анализируют
содержание сульфатов. Едкий натр растворяют в отдель-
ной порции теплой воды и осторожно приливают к рас-
твору хромового ангидрида. После охлаждения в раствор
вводят недостающее количество серной кислоты.
Для образования некоторого количества трехвалент-
ного хрома к электролиту добавляю!' сахар из расчета
1 г/л; проработка электролита током в этом случае не
требуется.
Корректирование электролитов производят на осно-
вании данных химического анализа. Добавление хромо-
вого ангидрида, который расходуется на осаждение хрома,
можно производить, определяя плотность раствора арео-
метром й содержание хромового ангидрида по табл. 3.
165
Избыток серной кислоты устраняют добавлением ка-
шицы углекислого бария, вводя ее при интенсивном по-
мешивании. На 1 г удаляемой серной кислоты вводят 2,2 г
углекислого бария. При накоплении трехвалентного
хрома в количестве выше допустимого для данного элек-
тролита производят проработку током с увеличенной ка-
тодной поверхностью. При накоплении в электролите бо-
лее 10 г/л железа следует часть электролита заменить све-
жим; загрязненный электролит можно использовать для
приготовления хроматных растворов, используемых при
пассивировании цинковых и кадмиевых покрытий.
Основные неполадки, встречающиеся при хромирова-
нии в сульфатных электролитах, представлены в табл. 95,
Таблица 95. Неполадки при хромировании
в сульфатных электролитах и способы их устранения
Характеристика неполадок Причина неполадок Способ устранения
Хром не осаждает- ся на всех деталях 1. Малая плотность тока. 2. Высокая темпе- ратура электролита 1. Увеличить силу тока на ванне. 2. Снизить темпера- туру электролита
Хром не осаждает- ся на отдельных де- талях Плохой контакт детали с подвеской Улучшить контакт деталей на подвесках
Осадки хрома тем- ные; прекращение осаждения хрома и разрушение свинцо- вой футеровки Присутствие азот- ной кислоты 1. Осадить азотную кислоту солями бария н проработать элек- тролит при высокой плотности тока в тече- ние 4—5 ч. 2. Сменить электро- лит, если проработка током не дала эф- фекта
Хром не осаждает- ся даже в малых уг- лублениях Избыток серной кислоты Ввести в электро- лит углекислый барий
Отдельные участ- ки поверхности не по- крываются хромом 1. Низкая плот- ность тока. 2. Экранирование отдельных участков деталей. 3. Газовые «мешки» 1. Увеличить ток на ванне. 2. Изменить распо- ложение деталей на подвесках. 3. То же
166
Продолжение табл. 95
Характеристика неполадок Причина неполадок Способ устранения
Отслаивание по- крытия вместе с ни- келевым подслоем Нарушение режи- мов никелирования или плохая подготов- ка к никелированию Улучшить качест- во никелирования
Отслаивание хро- мового покрытия от основы 1. Деталь изготов- лена с большим со- держанием хрома. 2. Остаток неуда- ленного хромового покрытия. 3. Недостаточное декапирование 1. Заменить мате- риал деталей 2. Удалить полно- стью старое покрытие. 3. Улучшить подго- товку поверхности
Покрытие мато- вое, трудно полирует- ся. «Подгар» на вы- ступающих частях детали 1. Недостаток хро- мового ангидрида. 2. Велнка плот- ность тока 1. Добавить хромо- вый ангидрид. 2. Снизить плот- ность тока
На покрытии ко- ричневые пятна 1. Недостаток сер- ной кислоты. 2. Избыток трехва- лентного хрома. 3. Повышенное со- держание железа (8 г/л) I. Добавить серную кислоту. 2- Проработать эле- ктролит при большой анодной поверхности. 3. Произвести ча- стичную замену элек- тролита
Темный цвет по- крытия Детали плохо про- греты в электролите Обеспечить нор- мальный прогрев де- тали
Отсутствие покры- тия на внутренних участках поверхно- сти детали Неправильно смон- тирован дополни- тельный анод Устранить дефек- ты монтажа деталей
Крупные поры в покрытии Раковины и поры в основном металле Повысить качество поверхности шлифо- ванием
Чрезмерно высо- кое напряжение на ванне Образование тол- стой пленки хрома- тов свинца на аноде Очистить аноды стальной щеткой; об- работать аноды в рас- • творе, содержащем 100 г/л сегнетовой со- ли и 80 г/л едкого на- тра
167
а при хромировании в тетрахроматном электролите —
в табл. 96.
Особенности процесса хромирования. Процесс хро-
мирования происходит при низком катодном выходе по
току, вследствие чего на катодной поверхности выделяется
Таблица 96. Неполадки при хромировании
п тетрахроматном электролите и способы
их устранения
Характеристика неполадок Причина неполадок Способ устранения
Образование «под- гаров» на кромках деталей 1. Повышение плот- ности тока. 2. Концентрация сульфатов £>2,5 г/л. 3. Низкая концен- трация хромового ан- гидрида при избытке едкого натра 1. Снизить плотность тока. 2. Снизить концен- трацию сульфатов до- бавлением углекисло- го бария. 3. Добавить хромо- вый ангидрид
Осадки хрома тем- но-серого цвета 1. Пониженная кон- центрация сульфатов. 2. Высокая кон- центрация хрома 1. Добавить серную кислоту. 2. Проработать элек- тролит током при боль- шой анодной поверх- ности
Осадки хрома твер- дые и плохо поддают- ся полированию 1. Повышенная температура элек- тролита. 2. Чрезмерно вы- сокая (350—400 г/л) или низкая (80 г/л) концентрация хро- мового ангидрида 1. Снизить темпера- туру электролита. 2. Довести содержа- ние хромового ангид- рида до нормы
Отдельные участ- ки деталей не покры- ваются хромом 1. Слишком низ- кая катодная плот- ность тока. 2. Низкая концен- трация хромового ан- гидрида 1. Повысить плот- ность тока. 2. Добавить хромо- вый ангидрид
168
газообразный водород, а на поверхности нерастворимых
анодов интенсивно выделяется кислород.
Проходящие через электролиты газы увлекают вместе
с собой капельки электролита, что ведет к необходимости
оборудования ванн вытяжными устройствами и к боль-
шим потерям электролита, уносимого в вентиляционные
каналы.
Для снижения потерь электролита и улучшения усло-
вий труда работающих в электролит вводится препарат
«Хромин», который, снижая поверхностное натяжение
электролита, обусловливает' выход газов из электролита
с минимальным уносом последнего. Используя препарат
«Хромин», необходимо строго руководствоваться инструк-
цией по его применению и своевременно корректировать
содержание его в электролите. Необходимо также иметь
в виду, что в препарате «Хромин» содержится фтор, ко-
торый воздействует на свинцовую футеровку ванн, раз-
рушая ее. Футеровка ванн титановыми листами обеспе-
чивает' их большую долговечность.
Значительному снижению потерь хромового ангид-
рида способствует также заполнение зеркала ванны
плавающими кусочками или шариками из инертных
материалов (полиэтилен, полипропилен, фторопласт
и т. п.).
Монтаж деталей на подвесочные приспособления дол-
жен производиться так, чтобы детали имели достаточно
жесткий контакт, не экранировали бы друг друга. Сече-
ние токонесущих элементов конструкции приспособлений
должно быть достаточно большим, чтобы обеспечить про-
хождение тока большой силы, не вызывая перегрева под-
весок. Учитывая, что в результате прохождения тока че-
рез электролит выделяется значительное количество тепла,
которое повлияет на температурный режим ванн, следует
величину загрузки ванн деталями определить таким об-
разом, чтобы объемная плотность тока (отношение силы
тока, проходящего через ванну, к ее объему) была не
более 1 А/л.
Дополнительные аноды, применяемые для получения
покрытия на внутренних поверхностях деталей, не должны
препятствовать выходу газов и касаться катодной поверх-
ности. Материалом дополнительных анодов могут слу-
жить свинец, освинцованная сталь и в отдельных случаях
сталь без покрытия.
169
Выделяющийся на катодной поверхности водород ча-
стично проникает в кристаллическую решетку стали, из
которой изготовлены детали, и обусловливает этим появ-
ление значительных внутренних напряжений в металле,
которые могут вызвать даже растрескивание металла после
хромирования, если внутренние напряжения от термо-
обработки не были сняты перед хромированием. Внутрен-
ние напряжения в результате хромирования могут сум-
мироваться с внутренними напряжениями, вызванными
подготовительными операциями (травление, катодное обез-
жиривание), что также может привести к растрескиванию
деталей, особенно если они тонкостенные. Для удаления
поглощенного водорода все стальные и особенно термо-
обработанные детали после хромирования подвергают
обезводороживанию путем их прогрева в масле или на
воздухе при температуре 445—455 К в течение 1—1,5 ч.
Комбинированное двухслойное покрытие. Для того
чтобы обеспечить хромовым покрытием одновременно за-
щитные свойства и износостойкость, рекомендуется ком-
бинированное покрытие из беспор истого молочного хрома
с последующим осаждением износостойкого хрома. На-
несение покрытия в режиме молочного хромирования
(температура электролита 343 К, катодная плотность
тока 30 А/дм2) производят в течение 20—30 мин, при этом
осаждается слой хрома толщиной около 9 мкм; затем
в этой же ванне после охлаждения ее до температуры 323—
328 К детали хромируются при катодной плотности тока
45—55 А/дм2. Толщина хромового покрытия устанавли-
вается в зависимости от назначение детали.
Для обеспечения прочного сцепления между слоем
молочного хрома и слоем износостойкого хрома детали
вначале обрабатывают при катодной плотности тока
5 А/дм2, а затем увеличивают ее до номинального значе-
ния (45—55 А/дм2).
32. ЧЕРНОЕ ХРОМИРОВАНИЕ
Черное хромирование применяется
для покрытия деталей оптических систем и деталей, кото-
рые должны иметь хорошую теплоотдачу в пространство
(радиаторы).
Толщина слоя черного хрома составляет 1,5—2,0 мкм.
Для защиты от коррозии на основной металл наносится
170
обычно подслой хрома в режиме молочного хромирования
толщиной не менее 9 мкм для стальных деталей и 3—6 мкм
для деталей из цветных металлов. Покрытие черного
хрома обладает хорошей термостойкостью, сохраняя свои
качества до температуры 773 К, и в отличие от черного
никеля или оксидных покрытий является износоустой-
чивым.
Составы электролитов и режимы получения черного
хрома представлены в табл. 97. Варианты электролитов
Таблица 97. Составы и режимы для электролитов
черного хромирования
Состав и режим Номер- электролита
1 2 3
Состав, г/л:
хромовый ангидрид 250—280 250—300 300—350
криолит 0,2—0,3 — '
аммоний фтористый — 0,2—0,3 —
железо щавелевокислое 50—65 — —
азотнокислый натрий — — 5—7
уксуснокислый барий — ' 7—10
борная кислота — — 12—15
препарат «Хромин» 3 — —
Температура, К 290—300 290—300 295—315
Плотность тока, А/дм2 8—15 50—100 40—80
Продолжительность, мин 15—30 1—2 15—20
черного хромирования являются равноценными; выбор
того или иного варианта диктуется наличием материалов,
необходимых для приготовления электролита.
Контроль качества и удаление дефектных покрытий.
Качество хромового покрытия должно отвечать требова-
ниям ГОСТ 9.301—78 «Покрытия металлические и неме-
таллические неорганические. Технические требования».
Визуально оценивается состояние поверхности и фикси-
руются такие дефекты, как шишковатые наросты, непо-
крытые участки, отслаивание, «подгар» и пятнистость.
Толщина покрытия и пористость определяются по
ГОСТ 9.302—79 «Покрытия металлические и неметалли-
ческие неорганические. Правила приемки и методы покры-
тия». Качество пористого хрома определяется осмотром
171
через лупу с увеличением 30—100х, позволяющим раз-
личить характер пор или каналов.
Удаление дефектных покрытий осуществляется хими-
ческим или электрохимическим способом. В первом слу-
чае хромовое покрытие растворяется погружением детали
в соляную кислоту, разбавленную водой в отношении 1:1,
при температуре раствора 300—314 К. При электрохими-
ческом способе хромовое покрытие удаляют анодным рас-
творением в электролите, содержащем едкий натр в коли-
честве 150—200 г/л, при комнатной температуре электро-
лита и плотности тока 3—10 А/дма.
Глава 10. ОСАЖДЕНИЕ ДРАГОЦЕННЫХ
И РЕДКИХ МЕТАЛЛОВ
33. СЕРЕБРЕНИЕ
Серебро легко растворимо в азотной
кислоте и растворах аммиака, слабо растворимо в серной
кислоте и практически нерастворимо в соляной кислоте
и щелочах. Во всех химических соединениях серебро од-
новалентно. Соли серебра разлагаются под действием
света. Наиболее широкое применение серебрение имеет в
электропромышленности для создания поверхностного
слоя с высокой электропроводностью, в ювелирной про-
мышленности, а также в оптике для повышения отража-
тельной способности.
Цианистые электролиты серебрения. Эти электролиты
отличаются простотой состава и весьма высокой рассеи-
вающей способностью. Выход по току у них весьма
близок к 100%, и слой серебра из них осаждается
светлый и мелкокристаллический. Электролиты характе-
ризуются высокой ядовитостью. Существует много эле-
ктролитов, важнейшие из которых приведены в табл. 98.
Из приведенных электролитов № 1 является простей-
шим по составу; № 2 рекомендован ГОСТ 9.047—75 при
условии реверсирования тока Тк : Та =- 10 i 1. При вве-
172
Таблица 98. Составы и режимы осаждения
цианистых электролитов серебрения
Состав и режим Номер электролита
1 2 3 4 5
Состав, г/л:
комплексная соль серебра 30—40 20—30 45—60 35—45 30—40
(в пересчете на металл)
цианистый калий (свобод- ный) 35—45 20—40 90— 100 45—60 40—45
азотнокислый калий — —— — 50—70 —
углекислый калий — 20—30 50—60 30—50 45—50
едкое кали — -— — — 8—15
каптакс — — 0,25— 0,50 — —
Рабочая температура, К 290— 300 290— 300 290— 300 290— 300 315— 325
Плотность тока, А/дм2 0,1— 0,2 0,3— 1,5 2—3 0,8— 1,2 До 10
дении в электролит № 3 блескообразователя (каптакс)
и предварительной длительной проработке из него полу-
чают зеркально-блестящие покрытия в широком диапа-
зоне плотностей тока. Для электролита № 4 также тре-
буется реверсирование тока, а № 5 применяют для непре-
рывного скоростного серебрения проволоки и ленты.
Серебряные аноды поставляются по ГОСТ 5.1214—72.
Приготовление электролитов. При наличии готового
дициано-аргентана калия KAg(CN)a (ТУ 6-09-451—70)
составление электролитов весьма просто и заключается
в растворении сухой соли KAg(CN)2 в воде, подщелочен-
ной свободным цианистым калием в количестве, предусмо-
тренном выбранным составом электролита. Если готовая
соль KAg(CN)a отсутствует, то электролит составляют
на основе азотнокислого серебра AgNO3. Прежде всего
растворяют азотнокислое серебро в дистиллированной
воде при красном свете в темном помещении. Отдельно
готовят раствор цианистого калия (цианистый натрий
непригоден для составления электролита) с концентра-
цией 40—50 г/л и приливают его при перемешивании
к раствору азотнокислого серебра. Образующийся белый
творожистый осадок растворяют в избытке цианистого
калия, вводят, если необходимо, остальные компоненты,
173
доводят электролит до рабочего уровня водой и присту-
пают к эксплуатации.
При отсутствии азотнокислого серебра анодное или
пробное серебро, или серебряный припой, нарезанный
кусочками, растворяют постепенно в крепкой азотной
кислоте, выпаривают избыток кислоты, растворяют оса-
док с примесями в дистиллированной воде и осаждают
из него хлористое серебро раствором хлористого натрия.
Полученный осадок растворяют цианистым калием, как
указано ранее.
Особенности технологии серебрения. К ним следует
отнести прежде всего необходимость создания свеже-
осажденного подслоя меди, весьма способствующего вы-
сокой прочности сцепления серебра; затем, в связи со
склонностью серебра контактно выпадать на поверхности
деталей при завеске их в электролиты серебрения, необ-
ходимость предохранить поверхности деталей от выпа-
дения серебра. Для этого детали после меднения завеши-
вают под током в один из электролитов предварительного
серебрения или же амальгамируют поверхность слабым
раствором ртутных солей, а затем под током завешивают
в рабочий электролит серебрения. Составы и режимы
работы растворов для предохранения от контактного
выделения серебра приведены в табл. 99.
Таблица 99. Составы электролитов и режимы обработки
деталей для предохранения от контактного
выделения серебра
Состав и режим Номер электролита
1 2 3
Состав, г/л: комплексная соль серебра в пе- ресчете на металл цианистая комплексная соль меди в пересчете на металл цианистый калий свободный окись ртути илн азотнокислая ртуть азотная кислота Рабочая температура, К Плотность тока, А7дмв Выдержка, мии 0,5—1,5 70—90 290—305 8—12 0,4—0,6 0,8—1,5 6,0—7,5 50—60 290—300 0,1-0,2 5—10 60—70 6—8 8—10 3—5 290—300 0,ОБ- ОД
П4
- Из приведенных электролитов № 1 рекомендо-
ван ГОСТ 9.047—75, а электролит № 2 осаждает сплав
меди и серебра. В обоих случаях аноды — никелирован-
ные пластины. Электролит № 3 предназначен для кон-
тактного выделения ртути.
Основные неполадки при эксплуатации цианистых
электролитов серебрения указаны в табл. 100.
Таблица 100. Неполадки при эксплуатации цианистых
электролитов серебрения и способы их устранения
Характеристика неполадок Причина неполадок Способ устранения
Гальванически осажденный слой се- ребра шелушится или 'отслаивается при на- гревании или во вре- мя полировки 1. Недоброкаче- ственная подготовка к покрытию. 2. Передержка в растворе для амаль- гамирования. 3. Малая концен- трация свободного цианистого калия в электролите 1. Проверить и от- корректировать ре- жим подготовки. 2. Сократить время амальгамирования до 2—3 с. 3. Повысить концен- трацию свободного KCN по данным ана- лиза
Серебряные по- крытия темные и пят- нистые Малая концентра- ция свободного циа- нистого калия в элек- тролите Сделать анализ на содержание KCN, до- бавить цианистого калия по расчету
Аноды покрыты темным налетом
Интенсивное вы- деление водорода на катоде; серебряное покрытие хрупкое; аноды чистые Избыток свобод- ного цианистого ка- лия или очень низ- кая концентрация се- ребра в электролите Ввести в электро- лит азотнокислое се- ребро на основании результата анализа
Серебряное по- крытие рыхлое и крупнокристалличе- ское Завышена катод- ная плотность тока Отрегулировать рео- статом катодную плот- ность тока
175
Продолжение табл. 100
Характеристика йен сладок Причина неполадок Способ устранения
Питтинг в форме точек или вертикаль- ных стрелок на по- крытии Задержка пузырь- ков водорода вслед- ствие загрязнения электролита Применить ревер- сирование тока, встря- хивание штанги, филь- трование через акти- вированный уголь
Темные пятна на поверхности сереб- ряных деталей. Ано- ды светлые 1. Засорение элек- ролита анодным шла- мом или посторон- ними металлами. 2. Обеднение пр н катодного слоя электролита ионами серебра 1. Отфильтровать электролит. Ввести до- бавки МН4ОНнли ги- посульфита до 1 г/л. 2. Применить пере- мешивание электро- лита
Быстрое потемне- ние промытых и вы- сушенных серебря- ных деталей Наличие серни- стых газов в атмо- сфере участка Ввести пассивиро- вание серебряных де- талей в растворе хромпика
Неравномерность толщин слоя на раз- личных участках. Пассивирование ано- дов Чрезмерно велика поверхность изде- лий, например бух- ты проволоки, лен- ты и т. д., и мала площадь анодов Увеличить соответ- ственно площадь ано- дов из серебра, стали 08Х18Н или плати- нированного титана
Нецианистые электролиты серебрения. Известны сме-
шанные железистосинеродисто-роданистые, йодистые,
сульфитные, роданистые и сульфосалициловые электро-
литы. Из них лишь железистосинеродисто-роданистый
получил промышленное применение. Остальные исполь-
зуются в основном для лабораторных работ; составы
и режимы работ для двух из них приведены в табл. 101.
Из трех указанных электролитов № 1 рекомендован
ГОСТ 9.047—75. При его составлении первые три компо-
нента сливают вместе и кипятят, защитив от света, не
менее 5—6 ч, после чего удаляют образующийся коричне-
вый осадок гидрата окиси железа, приливают раствор
роданистого калия и приступают к работе. Осадок обяза-
тельно проверяют на отсутствие солей серебра. Рода-
176
Таблица 101. Составы и режимы осаждения
нецианистых электролитов серебрения
Состав и режим Номер электролита
1 2 3
Состав, г/л: азотнокислое или свежеосажден- 25—30 50—60 25—30
ное хлористое серебро в пере- счете на металл железистосинеродистый калий 50—80
углекислый калий 25—30 —— —
роданистый калий 120—150 — 250—300
йодистый калий — 400—450 —-
сульфит натрия — 1—2 —
желатина —— 3—4 —
препарат ОС-20 — — 5—10
Рабочая температура, К Плотность тока, А/дм2 290—305 290—335 290—300
0,3—0,5 0,15— 0,5—0,7
0,25
нистый электролит № 3 отличается своей нейтральностью
при серебрении покрытых медью радиосхем из пластмасс,
керамики и прочих неметаллических материалов.
На ряде предприятий применяют сульфосалициловый
электролит состава, г/л:
Серебро (в пересчете на металл)................ 40—50
Сульфосалициловая кислота (общая).............. 50—100
Аммоний углекислый ............................ 20—30
» сернокислый.............................. 60—80
( Катодная плотность тока при комнатной температуре
электролита 0,8—1,2 А/дм2.
Электролиты блестящего серебрения. С целью эко-
номии серебра за счет снижения толщины покрытия на
15—20% и улучшения его декоративных качеств при-
меняют электролиты блестящего серебрения, обеспечива-
ющие получение блестящих покрытий, не нуждающихся
в крацевании или полировании, которые неизбежно сни-
мают до 3 мкм покрытия.
В качестве блескообразующих добавок используют:
меркаптобензотиазол —каптакс (МРТУ 6-09-29-88 —66) —
0,5 г/л, или селен элементарный (МРТУ 6-09-638—63)—
0,001—0,004 г/л. На ряде предприятий применяют до-
бавку эльдин (ТУ 6-09-46-47 —78) — 1—4 г/л.
177
Введение блескообразующих добавок обычно осуще-
ствляют в цианистый электролит, содержащий повышенное
до 30—40 г/л количество серебра, что обусловливает воз-
можность увеличения плотности тока до 0,8—1,5 А/дм2.
Пассивирование и декоративная отделка слоя серебра.
Наиболее простым способом предохранения серебряных
покрытий от окисления и образования сернистых пленок
является химическое пассивирование в 1%-ном растворе
хромпика К2Сг2О7 при комнатной температуре и частом
перетряхивании мелких деталей в течение 20 мин. Пока-
затель pH при этом поддерживают в пределах 3,0—4,5
хромовым ангидридом.
Более надежным следует считать катодное пассивиро-
вание в электролите, содержащем 100—150 г/л хромово-
кислого калия и 1 —2 г/л кальцинированной соды. Детали
завешивают на катоде и выдерживают при pH = 84-9,
комнатной температуре и DK — 4-5-8 А/дм2 в течение
10—15 мин.
Чернение поверхности под старое серебро производят
раствором серной печени, которую готовят в цехе спла-
влением одной весовой части серы с двумя частями по-
таша в течение 15—20 мин. Полученную массу растворяют
в теплой воде с концентрацией 20—30 г/л, затем подогре-
вают раствор до 335—345 К и погружают в него обез-
жиренные детали на 2—3 мин или же наносят раствор
кисточкой. Высохшую темную пленку слегка крацуют
латунными щетками дл просветления металла на выпук-
лых участках.
Регенерация серебра. Химическое растворение забра-
кованных покрытий на меди производят в подогретой до
350 К смеси серной и азотной кислот, взятых в отношении
19 : 1.
Для полного удаления забракованных серебряных
покрытий детали завешивают в электролит, состоящий из
раствора цианистого калия с концентрацией 50—70 г/л,
и подвергают анодному растворению. В качестве катодов
могут быть использованы угольные или графитовые пла-
стины.
При анодном растворении серебра в цианистом кали
возможно и растворение меди или медного подслоя дета-
лей, поэтому после использования цианистого электролита
находящееся в нем серебро может быть извлечено в виде
AgCl путем осторожного подкисления электролита ма-
178
лыми дозами НС1 в вытяжном шкафу. Ввиду высокой
опасности указанной операции ее выполнение может быть
поручено только квалифицированным исполнителям. Се-
ребро осаждается в виде белого творожистого осадка
AgCl, которому дают отстояться не менее суток. Про-
верку на полноту осаждения серебра производят добавле-
нием соляной кислоты к отфильтрованной пробе раствора.
Осадок хлористого серебра фильтруют через плотную
бязевую ткань, промывают и сушат при 380—395 К.
Возможно также извлечение серебра из цианистых
щелочных электролитов путем введения эквивалентного
количества цинковой пыли или стружки.
Извлечение серебра из ванн с непроточной промывной
водой, которые служат для улавливания солей серебра,
уносимых на поверхность деталей, можно производить
посредством выпаривания воды и разрушения остатка
цианидов соляной кислотой, как описано выше.
В производстве практикуют извлечение серебра из
промывных вод фильтрованием через колонки, заполнен-
ные ионообменными (анионитными) смолами, которые ад-
сорбируют серебро, золото и прочие тяжелые металлы.
После насыщения смолу сжигают, а серебро извлекают
из золы азотной кислотой с последующим осаждением
его хлоридами.
34. ЗОЛОЧЕНИЕ
Свойства металла и области приме-
нения. Золото устойчиво в щелочах и кислотах, но раство-
ряется в свежесоставленной смеси трех объемов соляной
и одного объема азотной кислоты (в так называемой
царской водке) с образованием хлорного золота.
От действия атмосферы и сернистых газов золото не
тускнеет. Благодаря высокой химической пассивности
золота и красивому внешнему виду золоченых изделий
гальваническое золочение широко применяется в юве-
лирном деле, часовой промышленности, производстве точ-
ных приборов, разновесов аналитических весов и лабо-
раторных приборов. Цвет гальванического покрытия мо-
жет быть различен в зависимости от примесей других
металлов в электролите золочения. Шероховатость по-
верхности перед покрытием при всех условиях должна
быть не ниже 8-го класса.
179
Толщина золотых покрытий устанавливается в соот-
ветствии с общемашиностроительными руководящими ма-
териалами и изложенными в них техническими требова-
ниями к гальваническим покрытиям.
Электролиты золочения. Промышленное применение
получили щелочные (цианистые и железистосинероди-
стые), кислые и нейтральные (на основе лимонной кислоты
и ее солей) электролиты. Составы и режимы работы элек-
тролитов золочения приведены в табл. 102.
Таблица 102. Составы и режимы работы
электролитов золочения
Состав и режим Номер электролита
1 2 3
Состав, г/л: дицианаурат калия (в пересчете на металл) хлорное золото (в пересчете на металл) цианистый калии (свободный) железистосинеродистый калий углекислый калий роданистый калий лимонная кислота Показатель pH Температура, К Плотность тока, А/дм2 Выход по току, % 4—10 10—20 11—12 320—330 0,2—0,5 60—80 4 200 65 100 11—12 335 0,2—0,3 30—40 8-12 100—150 3,5—5,0 305—335 0,5—1,0 40—50
В качестве анодов можно применять золото марки
999,9, ГОСТ 5.1213—72, а в качестве нерастворимых —
платинированный титан, графит марки Э, ГОСТ 4426—71,
и сталь 08Х18Н10Т.
Приготовление электролитов. Цианистые электро-
литы наиболее целесообразно составлять, исходя из гото-
вого дицианаурата калия, который поставляется промыш-
ленностью по ГОСТ 5.1133—71. В этом случае готовую
соль растворяют в воде, подщелоченной KCN в заданной
концентрации. Для составления железистосинеродистых
и лимоннокислых электролитов следует пользоваться гото-
вым хлорным золотом АиС13-НС1-4Н2О, поставляемым
по МРТУ 6-09.2584—65. Перед составлением электролита
хлорное железо можно нейтрализовать раствором поташа
180
К2СОз до прекращения выделения пузырьков СО2. Для
приготовления железистосинеродистого электролита
золочения растворяют отдельно желтую кровяную соль
K4Fe(CN)6 и безводную соду. Растворы сливают вместе,
кипятят и в кипящий раствор вводят горячий раствор
хлорного железа. Для повышения выхода по току и улуч-
шения качества покрытий приготовленный электролит
рекомендуется прокипятить в течение 4—5 ч, после чего
он пригоден для эксплуатации.
Для повышения износоустойчивости золотых по-
крытий на контактах радиоэлектронной аппаратуры
в электролиты золочения вводят соли никеля или ко-
бальта. Содержание никеля или кобальта в сплаве соста-
вляет десятые доли процента. Рекомендуется следующий
состав электролита, г/л:
Дицианаурат калия (в пересчете на золото) . . . 8—10
Кислота лимонная....................... . . . 30—40
Калий лимоннокислый трехзамещенный ...... 30—40
Никель или кобальт сернокислый............... 1—3
Температура 310 —320 К; катодная плотность тока
0,5—0,7 А/дм2.
Основные неполадки при эксплуатации электролитов
золочения приведены в табл. 103.
Регенерация зрлота из электролитов и промывных вод.
Отработанные электролиты золочения содержат в зависи-
мости от состава от 2 до 15 г/л золота в пересчете на металл.
Содержание золота в ваннах первой, второй и третьей
промывок в дистиллированной воде после золочения ко-
леблется от 250 до 1 мг/л. Количество металлических
частиц золота в промывных водах после галтовки, краце-
вания и полировки может изменяться от 6 до 130 мг/л.
Для восстановления золота из отработанных электро-
литов золочения рекомендуются два способа. Первый из
них заключается в медленном осаждении золота цинковой
пылью или стружкой, которое производят из щелочного
раствора с содержанием свободного KCN не менее 2 г/л.
При осаждении стружкой ширина ее должна составлять
2—3 мм, а толщина 40—50 мкм. Стружку предварительно
освинцовывают контактным путем, погружая ее на 1 —
2 мин в раствор уксуснокислого свинца концентрацией
100 г/л. Электролит перед осаждением фильтруют, после
чего засыпают в него освинцованную, но не просушенную
181
Таблица 103. Основные неполадки
при эксплуатации электролитов золочения
и способы их устранения
Характеристика неполадок Причина неполадок Способ устранения
Красный оттенок золота на изделиях Примеси солей ме- ди в электролите Проработать элек-
Белый или зелено- ватый оттенок покры- тия Примеси серебря- ных солей в электро- лите тролит
Светлый, бледный оттенок золота на из- делиях 1. Плотность тока ниже 0,05 А/дм2. 2. Низкая концен- трация золотых со- лей. 3. Низкая темпера- тура электролита 1. Повысить плот- ность тока. 2. Проверить анали- зом и добавить солей золота. 3. Подогреть элек- тролит
Темный и рыхлый слой золота на из- делиях Завышена плот- ность тока Снизить плотность тока
Осадок золота име- ет грязно-розовый оттенок Накопление кар- бонатов выше 90 г/л Регенерировать со- ли золота из электро- лита
стружку в количестве 8—10 г/л. Осаждение длится 10—
15 сут с перемешиванием раствора один раз в двое суток.
Если в электролите содержится примесь других металлов,
стружку добавляют через каждые 4—5 сут.
При контактном осаждении золота газовыделения не
происходит. Процесс осаждения ведут при комнатной
температуре раствора. Проверка на полноту осаждения
золота производится путем введения в раствор на 5—
7 мин порции блестящей неосвинцованной цинковой
стружки. При отсутствии потемнения стружки реакция
восстановления считается законченной. Отработанный рас-
твор фильтруют, а осадок тщательно промывают, пере-
носят в фарфоровую чашку и сушат. Целесообразнее обра-
ботать осадок соляной кислотой, тщательно промыть и
182
затем обработать азотной кислотой (плотностью 1,4 г/см3)
с подогреванием до получения металлического золота.
Второй, ускоренный метод осаждения золота заклю-
чается в разрушении цианистого электролита соляной
кислотой, которую вводят в электролит с большим избыт-
ком. Кислоту вводят постепенно, небольшими порциями,
особенно строго соблюдая правила техники безопасности
при работе с цианом. Разрушение цианидов производят
в закрытом вытяжном шкафу. В подкисленный раствор
вводят цинковую стружку, как указано выше, и осаждают
золото в течение 1—2 сут. Проверку на полноту осаждения
и последующую обработку осадка производят, как ука-
зано при описании первого способа.
Для улавливания весьма малых количеств золота и
других благородных металлов, содержащихся в краце-
вальных-растворах и промывных водах, в условиях произ-
водства наиболее целесообразно извлечение золота, се-
ребра и платины посредством ионообменных смол.
Степень улавливания золота и-, других драгоценных
металлов анионитными смолами ближе к 100%. При
фильтровании промывных вод, содержащих после поли-
ровки взвешенные частицы металла, отфильтрованная
жидкость должна быть совершенно прозрачной, без опа-
лесценции, что указывает на полное извлечение металла.
Анионитные <;молы способны поглощать до 100%
металла от веса сухой смолы, но практический коэффи-
циент их использования намного ниже.
35. ПОКРЫТИЯ МЕТАЛЛАМИ
ПЛАТИНОВОЙ ГРУППЫ
Осаждение платины Металлическая
платина характеризуется высокой плотностью, равной
21,4 г/см3. Теплопроводность и электропроводность пла-
тины приблизительно в шесть раз ниже, чем у серебра.
В соединениях платина главным образом четырехва-
лентна. Она нерастворима в кислотах, но растворяется
в царской водке.
Платинирование применяется для покрытия титано-
вых электродов, эксплуатируемых в агрессивных средах.
Из электролитов для осаждения платины наиболее изве-
стны фосфатные и цис-диаминонитритные. Их составы
И режимы осаждения приведены в табл. 104.
183
Таблица 104. Составы и режимы работ электролитов
для осаждения платины
Состав и режим Электролит
фосфатный цис-диамино - нитритный
Состав, г/л: хлорплатинат аммония кислый фосфат натрия цис-диаминонитрит платины Pt(NH3)2(NO2)2 (в пересчете на ме- талл) азотнокислый аммоний нитрит натрия аммиак 25% -ный водный Рабочая температура, К Показатель pH Плотность тока, А/дм2 24 130 330 4,8 0,4—0,5 10 100—120 10—12 50—60 371—373 . 8—9 6—7
Для составления фосфатного электролита металличе-
скую платину (ГОСТ 13498—68) растворяют в царской
водке. Образовавшуюся хлорную платину в форме желтых
кристаллов H2PtCle-6H2O нейтрализуют аммиаком, а по-
лученный хлор платинат аммония (NH4)2PtCl6 используют
для составления указанного электролита.
- Электролит требует предварительной проработки из
расчета до 7200 Кл, без которой доброкачественных по-
крытий получить нельзя и выход по току чрезмерно низок.
Кроме того, необходимо применять перемешивание элек-
тролита сжатым воздухом и не допускать падения кон-
центрации хлорплатината ниже 5 г/л в пересчете на ме-
талл.
Для приготовления цис-диаминонитритного электро-
лита металлическую платину растворяют в царской
водке, как это делается и при получении фосфатного
электролита. Полученный раствор хлорной платины кри-
сталлизуют. При смешивании растворов хлорной платины
с раствором нитрита натрия NaNO2 (или калия КЫО2),
взятым в десятикратном избытке против расчетного коли-
чества, и подогревании полученной смеси до 313—323 К
четырехвалентная платина восстанавливается до двух-
валентной с образованием платинонитрита калия
K2Pt(NO2)4- К полученному раствору приливают расчет-
184
ное количество аммиака до получения цис-изомера ди-
аминонитрита платины Pt(NHs)2(NO2)2, который посте-
пенно выпадает в виде объемистой кристаллической массы.
При покрытии из этого электролита применяют аноды
платиновые нерастворимые.
При реверсировании тока с продолжительностью ка-
тодного периода 5 с и анодного —2 с слой платины ста-
новится гладким и беспористым.
Регенерацию отработанных электролитов и извлечение
платины из промывных вод производят путем пропускания
сероводорода через растворы, подкисленные соляной кис-
лотой. При прокаливании полученный осадок сернистой
платины восстанавливается до металла.
Осаждение палладия. Палладий — серебристо-белый
металл с температурой плавления 1827 К. Его электри-
ческая проводимость почти в семь раз ниже серебра, но
она неизменна в течение длительного времени, даже при
нагревании до 575 К, а гальванические покрытия палла-
дием отличаются высокой твердостью и износостойкостью.
Поэтому палладирование применяют для покрытия элек-
трических контактов. Из электролитов палладирования
применяются фосфатные, нитритные и аминохлоридные.
Для всех них основной солью является хлористый палла-
дий PdCl2-2H2O (МРТУ 6-09-1502—72). При отсутствии
готовой соли ее готовят путем химического растворения
металлического палладия (ГОСТ 13462—68) в царской
водке или, что проще, анодным растворением металла
в соляной кислоте или хлористом аммонии.
Состав нитритного электролита, г/л
Хлористый палладий .......................... 5—10
Нитрит натрия................................ 15—20
Хлористый натрий ............................ 40—50
Борная кислота................................ 25—30
Осаждение ведут с растворимыми анодами из палладия
при 325 К и pH = 5,6-?-6,5 с плотностью тока DK — 0,14-
4-1,5 А/дм2 и выходом по току 40—50%. Покрытия тол-
щиной до 2 мкм получаются блестящими.
Осаждение родия. Родий обладает голубовато-белым
оттенком, имеет плотность 12,44 г/см3 и температуру пла-
вления 2240 К. Гальванически осажденный родий не
тускнеет и не окисляется на воздухе и под действием
185
агрессивных сред, обладает высокой отражательной спо-
собностью, а электропроводность его в четыре раза ниже
электропроводности серебра, но не изменяется во времени.
Поэтому осаждение родия применяют для покрытия зеркал
и отражателей, электрических контактов и защиты от
агрессивных сред.
Родий в химических соединениях, применяемых в галь-
ванотехнике, трехвалентен; нерастворим в щелочах и во
всех органических и неорганических кислотах (даже
в царской водке). Растворим он лишь в концентрирован-
ной серной кислоте и в расплавленном бисульфате калия.
Из электролитов для осаждения родия наибольшее
применение получили сернокислые, фосфорнокислые.
Возможно осаждение родия из аминохлоридных, бор-
фтористоводородных, сульфаминовых и хлоридных
электролитов. Наиболее изучены сернокислые электро-
литы. Они просты по составу и содержат лишь серно-
кислый родий (2—3 г/л) и серную кислоту (40—60 г/л).
Рабочая температура 290—300 К, плотность тока DK —
= 1,5-=-2 А/дм2, выход по току т) = 204-40%.
Наиболее просто приготовить сернокислый электролит:
в раствор серной кислоты с концентрацией 50 г/л вводят
30%-ный раствор перекиси водорода в количестве 1 —
1,5 г/л. Этот раствор заливают в Н-образный стеклянный
сосуд с вмонтированными в него графитовыми стержнями.
Порошок или пластинки металлического родия предва-
рительно активируют в растворе соляной кислоты, раз-
бавленной 1:1, при комнатной температуре, обрабатывая
их переменным током с частотой 50 Гц при плотности тока
50 А/дм2 в течение 5—10 мин. Затем пластины помещают
в Н-образный сосуд, подключают их в качестве электродов
и ведут растворение переменным током до требуемой кон-
центрации родия. Полученный электролит кипятят 3—4 ч
до удаления следов перекиси водорода.
36. ОСАЖДЕНИЕ ПРОЧИХ МЕТАЛЛОВ
Осаждение индия. Индий — мягкий
пластичный металл с плотностью 7,31 г/см3 и температурой
плавления 430 К. Он растворим в серной, соляной и азот-
ной кислотах. Металлический индий поставляется
по ГОСТ 10297—75. Покрытие индием и его сплавами
применяется как антифрикционная смазка подшипников
скольжения и для получения металлических зеркал.
186
Состав простого сернокислого электролита, г/л
Сернокислый индийи............................. 50—70
Сернокислый натрий............................. 10—15
Режим эксплуатации электролита
Рабочая температура, К ....................... 290—300
Показатель pH................................. 2,0—2,7
Плотность тока, А/дм2......................... 1—2
Выход по току, % ........................... 60—80
Аноды — графит или металлический индий.
Осаждение висмута. Висмут хорошо растворим в креп-
кой азотной кислоте. Соляная и серная кислоты практи-
чески не действуют на него. Висмут легко окисляется,
образуя оксидную пленку черного цвета. Для осаждения
висмута разработан электролит со следующим составом,
г/л:
Азотнокислый висмут................... . . . 16—20
Трилон Б..................................... 150—170
Лимоннокислый аммоний ....................... 20—25
Клей столярный............................... 2,5—3
Режим эксплуатации
Рабочая температура, К......................... 290—300
Показатель pH.................................. 9—9,5
Плотность тока, А/дм2.......................... 0,5—1
Осаждение ведут с нерастворимыми угольными ано-
дами с выходом по току т)к = 25%. Покрытие плотное,
полублестящее.
Осаждение сплавов. Из сплавов драгоценных метал-
лов промышленное применение получили сплавы серебра
с сурьмой и золота с медью. Введение сурьмы в состав
сплава серебра в количестве 1,5—3% повышает износо-
стойкость покрытия в 5—10 раз, что особенно важно при
покрытии электрических контактов. Электролит для оса-
ждения такого сплава с содержанием сурьмы около 0,5%
пригоден для покрытия мелких деталей в колоколах
и барабанах.
Состав электролита, г/л
Серебро азотнокислое............................ 20—40
Калий железистосинеродистый..................... 50—70
» роданистый ............................... 90—ПО
» углекислый ............................... 20—50
» сурьмяновиннокислый ...................... 5—8
187
Процесс ведут при комнатной температуре, показа-
теле pH 8—8,5, катодной плотности тока 0,1—0,2 А/дм2,
частоте вращения 13—15 об/мин. Аноды серебряные.
Концентрацию сурьмы поддерживают периодическими до-
бавками соли в электролит.
Гальванически осаждаемые сплавы золото—медь
получили применение в ювелирной промышленности
в связи с тем, что позволяют существенно экономить рас-
ход золота и одновременно повысить износостойкость
покрытия в 2,0—2,5 раза по сравнению с покрытием
чистым золотом. Составы электролитов с различным содер-
жанием золота в сплаве и режимы их осаждения при-
ведены в табл. 105.
Аноды применяют из сплава с тем же соотношением
компонентов, что и в составе осажденного покрытия.
В качестве анодов допускается применять и чистое зо-
лото, но корректировку электролита в этом случае необ-
ходимо вести путем периодических добавок медноциани-
стой комплексной соли.
Таблица 105. Составы электролитов н режимы осаждения
различных сплавов золота
Состав и режим Содержание золота в сплаве, %
55—60 75—80 90
Состав, г/л: соль золота в пересчете на металл соль меди в пересчете на металл калий цианистый свободный Рабочая температура, К Плотность тока, А/дм2: катодная анодная Катодный выход по току, % 1,1—1,4 4,5—6,0 5,0—7,5 320—325 0,25— 1,0 1,0—1,6 65—70 1,6-1,9 3,4—4,4 7,0—9,0 320—325 0,5—1,0 1,5—2,0 50—55 2,3—2,8 2,5—3,5 11,0— 14,0 320—325 0,25— 1,0 1,7—2,3 45—50
188
Глава 11.
ХИМИЧЕСКОЕ
И ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЕ
ПОЛИРОВАНИЕ
Теория процессов электрополиро-
вания и химического полирования еще не раскрыта до
конца. Практически же введение в травильные растворы
некоторых химикатов и поверхностно-активных веществ
приводит к созданию глянцевой, блестящей поверхности.
При этом образующиеся в процессе травления вязкие про-
дукты реакции обволакивают всю поверхность изделий.
В микровпадинах, канавках и прочих мельчайших углу-
блениях толщина этой вязкой пленки в несколько раз
больше, чем на микровыступах, острых кромках и гре-
бешках, полученных ранее в результате механической
обработки. Подбирая специальные вещества и режимы
обработки, можно настолько усилить эффект сглаживания,
что поверхность металла становится весьма блестящей
и может повысить класс шероховатости с 10—11-го до
12—13-го по ГОСТ 2789—73. Следует отметить, что по-
вышение класса шероховатости может иметь место лишь
при высокой начальной степени, например начиная с 8-го
или 9-го класса и выше, а при шероховатости 4—6-го —
начальный класс шероховатости останется неизменным,
но поверхность станет блестящей.
37. ХИМИЧЕСКОЕ ПОЛИРОВАНИЕ
ЧЕРНЫХ
И ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ
Химическое полирование черных
металлов имеет пока весьма ограниченное применение.
Так, промышленное применение получило химическое
полирование деталей часовых механизмов из углеродистых
сталей марок А75, У10А, 65Г и др. Для полирования приме-
няется раствор, содержащий следующие компоненты, г:
Ортофосфорная кислота (плотностью 1,98 г/см3) ... 1
Хромовый ангидрид .................................. 10
Метасиликат натрия марки «содовое».................... 2
Борная кислота......................................0,1
Марганцовокислый калий...............................2,0
Хлористый натрий ...................................4,0
189
Процесс полирования ведется при температуре 373—
383 К; выдержка 2—3 мин.
При составлении и эксплуатации указанного раствора
важнейшей задачей является полное обезвоживание всех
компонентов. Для этой цели ортофосфорную кислоту,
независимо от ее начальной плотности, выпаривают при
600 К до плотности 1,98 г/см3. Остальные компоненты
также просушивают, растирают в фарфоровой ступке
до пылевидного состояния и медленно, при переме-
шивании, вводят в ортофосфорную кислоту. Детали
предварительно галтуют в осветляющем растворе соста-
ва, г/л:
Ортофосфорная кислота..............................50
Двухромовокислый калий............................ 60
Марганцовокислый » 1,5
Раствор готовят на дистиллированной воде и обраба-
тывают детали при комнатной температуре в течение 5—
10 мин. Перед погружением в полировальный раствор
детали промывают ацетоном для удаления влаги и сушат
горячим сжатым воздухом. Полирование ведут при пере-
мешивании или встряхивании деталей. При выдержке
в 2—3 мин снятие металла составляет 4—5 мкм на сто-
рону. Для химического полирования деталей из нержаве-
ющей стали марок 12Х18Н9Т, 12X17 и др.
(ГОСТ 9.047—75) рекомендуется состав, г/л:
Серная кислота................................ 350—430
Соляная » ............................. 20—40
Азотная » ............................. 35—50
Краситель оранжевый........................... 20—25
Для ведения процесса необходимы температура рас-
твора порядка 340 К и выдержка от 2 до 10 мин в зависи-
мости от состояния поверхности. Процесс не получил пока
промышленного применения вследствие неустойчивости
полировального эффекта.
Химическое полирование цветных металлов гораздо
эффективнее, чем черных, и может применяться для
обработки деталей из меди, алюминия и прочих ме-
таллов. Так, для деталей из меди и ее сплавов можно
применять растворы, сведенные для удобства в
табл. 106.
190
Таблица 106. Составы и режимы химического полирования
меди и ее сплавов (ГОСТ 9.047—75)
Состав и режим Номер раствора
1 2
Состав, г/л: ортофосфорная кислота уксусная кислота ледяная азотная кислота азотнокислый калий технический Рабочая температура, К Выдержка, мин 935—950 250—260 280—290 290—305 1—6 1300—1400 450—500 365—375 0,5—2
Для химического полирования медных, медненых и
томпаковых деталей применяют раствор состава:
Серная кислота (плотностью 1,84 г/см3) .......... 400 мл
Азотная » ( » 1,4 г/см3) . '..........100 мл
Соляная » ( » 1,19 г/см:!) ......... 5 мл
Хромовый ангидрид ............................... 300 г
Вода ............................................ 1л
Раствор используют без подогрева с выдержкой в 1,5—
2 мин.
Для изготовления ванн применяют пентапласт, вини-
пласт, поливинилхлорид № 5740, керамику и другие
кислотостойкие материалы. Все растворы для химического
полирования требуют применения бортовой вентиляции.
Для химического полирования мелких алюминиевых
деталей рекомендуется раствор состава:
Серная кислота (плотностью 1,84 г/см8) ........... 200 мл
Азотная » ( » 1,4 г/см3)..............150 мл
Ортофосфорная (кислота) 1,7 г/см3) .... 60 мл
Мочевина ........................................... 5 г
Полирование производят при погружении и встряхи-
вании деталей, засыпанных в корзинки из стали
08Х18Н10Т, в растворе, нагретом до 375 —385 К, с вы-
держкой в 15—20 с. Ванны изготовляют из фарфора,
кварца или керамики с применением наружных электро-
нагревателей.
Составы растворов и режимы для химического полиро-
вания алюминия, указанные в ГОСТ 9.047—75, приведены
в табл. 107.
191
Таблица 107. Составы растворов и режимы
химического полирования алюминия и его сплавов
Состав и режим Номер раствора
1 2 3
Состав, г/л: ортофосфорная кислота серная кислота азотная кислота щавелевая кислота карбокснлметилцелл го- лоза Рабочая температура, К Выдержка, мин 1300—1400 200—250 110—150 0,8 373—383 2,5—4 1500—1600 60—80 335—345 До 1 840—860 40—55 330—350 До 1
Раствор № 1 рекомендуется для алюминия высокой
чистоты и сплава АМГ-0,5; раствор №2 —для сплавов
АМГ и раствор № 3 —для марок АД-1, АМГ и АМЦ.
Для химического полирования деталей из титана
марки ВТ-1, не имеющих точных размеров, можно при-
менять быстродействующий и весьма эффективный рас-
твор состава, мл/л:
Азотная кислота (плотностью 1,41 г/см8) •............400
Серная » ( » 1,84 г/см3) .............400
Плавиковая » 40%-ная...........................200
Полирование ведется при температуре 355—370 К,
выдержка 2 мин. При этом скорость съема металла соста-
вляет 25—30 мкм/мин для свежеприготовленного раствора
и 7—10 мкм/мин —для истощенного. Для устранения
белых пятен рекомендуется промывка в холодном отра-
ботанном растворе для полирования.
38. ЭЛЕКТРОПОЛИРОВАНИЕ ЧЕРНЫХ
И ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ
В отличие от химического полирова-
ния, электрополирование черных металлов, особенно не-
ржавеющих сталей, дает вполне удовлетворительные ре-
зультаты и может применяться в условиях массового
производства. Из многих электролитов для полирования
черных металлов наиболее употребителен так называ-
192
емый универсальный электролит, пригодный для поли-
рования черных и цветных металлов.
Состав электролита, массовая доля, %
Ортофосфорная кислота................................ 65
Серная кислота....................................... 15
Хромовый ангидрид..................................... 6
Вода.................................................. 14
Режим эксплуатации
Рабочая температура, К...............................350
Анодная плотность тока, А/дм2 ......................50—70
Выдержка, мин.......................................3—7
В качестве катодов применяют пластины рольного
свинца. Конструктивно ванны электрополирования одина-
ковы с ваннами хромирования. Составление электролита
производят начиная с растворения хромового ангидрида
в небольшом объеме воды. Затем приливают фосфорную
‘кислоту, после чего при перемешивании, постепенно,
вводят серную кислоту, доводят добавками воды или вы-
париванием, плотность электролита до 1,74 г/см3 и про-
гревают при 383—393 К. Основные неполадки при элек-
трополировании стали и способы их устранения указаны
в табл. 108.
Таблица 108. Неполадки при электрополировании
стали и способы их устранении
Характеристики неполадок Причина неполадок Способ устранения
Точечное травле- ние поверхности де- талей Неполное раство- рение хромового ан- гидрида Проверить плот- ность электролита, разбавить, если нуж-. но, водой и прогреть при 373—383 К в те- чение 1—2 ч
Отсутствие блеска, желтые пятна на де- талях Плотность элек- тролита ниже, чем 1,70 г/см8 Выпарить электро- лит до плотности 1,70 г/см3
Коричневая про- свечивающая пленка на деталях или белые полосы Плотность элек- тролита выше, чем 1,77 г/см3 Разбавить электро- лит водой до плотно- сти 1,77 г/см3 и про- греть при 373 К в те- чение 1 ч
Ямпольский А. М. и др.
7
193
Продолжение табл. 10S
Характеристики неполадок Причина неполадок Способ устранения
Матовость с сине- ватым оттенком по- сле протирки деталей 1. Электролит не прогрет и не прора- ботан. 2. Низкая темпе- ратура 1. Прогреть элек- тролит до 390 К в те- чение 1 ч и прорабо- тать в течение несколь- ких часов. 2. Нагреть до 353 К
Отсутствие бле- ска, темно-коричне- вые йятна на деталях 1. Накопление трехвалентного хро- ма. 2. Высокая темпе- ратура электролита 3. Высокая анод- ная плотность тока. 4. Плохой контакт детали с подвеской 1. Проверить ис- правность диафрагм’ и проработать элек- тролит. 2. Охладить элек- тролит до 343 К. 3. Снизить плот- ность тока. 4. Проверить и улуч- шить контакты
Волнистость или полосатоеть полиро- вания у кромок и от- верстий деталей 1. Высокая темпе- ратура электролита. 2, Передержка по времени. 3. Высокая анод- ная плотность тока I. Понизить темпе- ратуру электролита до 340 К. 2. Сократить вы- держку до 3—5 мин. 3., Снизить анодную плотность тока до 25—30 А/дм2
Темная матовая поверхность деталей со следами травле- ния Накопление окиси железа более 7% Сменить электро- лит или удалить же- лезо в виде железного купороса по специ- альному режиму
Для электрополирования нержавеющих и кислото-
упорных сталей типа 0Х18Н10Т, можно пользоваться
этим же электролитом без введения хромового ангидрида,
вводя соответствующее количество воды и понижая рабо-
чую температуру электролита до 315 —325 К.
Существует несколько видоизменений электролитов
для полирования стали. Составы и режимы эксплуатации
электролитов, указанных в ГОСТ 9.047—75, приведены
в табл. 109.
194 i
Таблица 109. Составы электролитов и режимы
полирования стали
состав и режим Номер электролита
1 2 3
Состав, г/л: ортофосфорная кислота серная кислота хромовый ангидрид Плотность, г/см3 Рабочая температура, К Анодная плотность тока, А/дм2 Выдержка, мин 500—1110 250—350 30—80 1,63—1,72 335—355 15—80 1—10 1460—1480 160—185 1,72—1,74 335—355 20—150 0,5—15 950—1050 150—300 1,62 335—355 10—100 1—5
Из указанных электролит № 1 рекомендуется для по-
лирования углеродистых и низколегированных сталей;
электролит № 2 —для коррозионно-стойких марок стали
(может быть пригоден также для алюминия и его сплавов);
электролит №3—для сталей типа 12Х18Н9Т. В каче-
стве катодов может быть использован рольный свинец
марки ССУ1 с содержанием 4—6% сурьмы, которая при-
дает ему более высокую твердость. Пригодна для этой
цели и сталь марки 08Х18Н10Т.
Для деталей из меди и латуни наиболее простым элек-
тролитом является раствор ортофосфорной кислоты плот-
ностью 1,6—1,65 г/см8. Рабочая температура электролита
должна находиться в пределах 290—300 К. При повыше-
нии температуры сверх указанной может иметь место рас-
травливание поверхности, вследствие чего ванны для
электрополирования снабжают охлаждающим устройст-
вом. Анодная плотность тока может быть от 5—10 до 30—
50 А/дм2 с применением медных листов в качестве катодов.
Продолжительность процесса зависит от состояния по-
верхности и колеблется от 5—6 мин для шлифованных
деталей до 2—3 мин для штампованных деталей из листо-
вого проката. Электролит требует предварительной про-
работки на бракованных деталях. При эксплуатации
электролита следует соблюдать общие правила: в каче-
стве материала подвесок применять медь или алюминий;
полировать одновременно только детали одного наимено-
вания и изготовленные из металла одной марки; не за-
7* 195
вешивать с полируемыми деталями бракованные детали,
подлежащие повторной полировке; не менее двух раз
в смену производить очистку медных катодов жесткой
щеткой в промывной ванне.
Нормальная эксплуатация электролита начинается
после накопления в нем меди не менее 3—5 г/л, для чего
требуется его проработка в течение 3—4 ч, а при повыше-
нии содержания меди до 30 г/л электролит становится
непригодным.
Для электрополирования латуни марки Л62 и томпака
марки Л90 применяют плотность тока от 5 до 15 А/дм2
с выдержкой 1 —3 мин. После промывки в холодной про-
точной воде детали пассивируют в течение 1 —2 мин в рас-
творе, содержащем 80—100 г/л хромового ангидрида
и 1—2 г/л серной кислоты, при комнатной темпера-
туре.
Высокой производительностью отличается электролит
с Добавкой триэтаноламина, применяющийся для меди,
латуни и особенно для кремнистых и бериллиевых бронз
и имеющий состав: ортофосфорная кислота — 1200 г/л;
триэтаноламин —50 мл/л.
Процесс ведут при температуре 290—300 К с анодной
плотностью тока от 15 до 50 А/дм2 с применением катодов
из нержавеющей стали, на которых металлическая медь
осаждается в виде плотного слоя.
Для устойчивости электрического режима и сокраще-
ния продолжительности полирования в электролит часто
вводят добавку хромового ангидрида. Электролит, при-
годный для полировки меди, латуни и гальванических
медных покрытий, содержит следующие компоненты, г/л:
ортофосфорная кислота —850—900; хромовый ангидрид—
120. Плотность электролита 1,60—1,62 г/см2, анодная
плотность тока 30—50 А/дм2. Процесс ведется при темпе-
ратуре 293—315 К с выдержкой 0,5—2 мин.
Электролит требует проработки при температуре до
315 К и плотности тока до 50 А/дм2, после чего производят
полирование при более низких режимах. Катодами слу-
жат свинцовые пластины. Скорость растворения металла
при плотности тока 40 А/дм2 составляет 2—3 мкм/мин.
Основные неполадки при электрополированйи в фосфорно-
хромовом электролите приведены в табл. 110.
Электрополирование алюминия и его сплавов можно
осуществлять из щелочных и кислых электролитов. Из
196
Таблица 110. Основные неполадки при полировании
меди в фосфор но-хромовом электролите и способы
их устранения
X а р акте ристики неполадок Причины неполадок Способ устранения
Общая матовость полируемой поверх- ности Неравномерный блеск отдельных де- талей нли отдельных поверхностей на де- тали Точечное травле- ние на различных участках деталей Точечное травле- ние и а плоских уча- стках деталей в не- проработанном элек- тролите Накопление, трех- валентного хрома в электролите более 1,5% 1. Слабый контакт детали с подвеской 2. Экранирование смежными деталями или подвесками 1. Разбавление электролита водой. 2. Мала анодная плотность тока 1. Низкая темпера- тура электролита. 2. Мала анодная плотность тока Произвести окис- ление трехвалентного хрома в шестивалент- ный с пористой диа- фрагмой 1. Зачистить и улуч- шить контакты. 2. Изменить распо- ложение деталей и под- весок в ванне полиро- вания 1. Выпарить элек- тролит до плотности 1,6 г/см3. 2. Повысить анод- ную плотность тока до 40—50 А/дм2 Проработать элек- тролит или повысить температуру до 305— 315 К и плотность то- ка до 40—50 А/дм2
щелочных электролитов можно применять электролит
со следующим составом, г/л:
Пирофосфорнокислый натрий ...........................100
Гексаметафосфат натрия.............................. 50
Сода каустическая.....................................30
Трилон Б............................................. 1
Рабочая температура 315 К, анодная плотность тока
20 А/дм2 и выдержка 5—6 мин. Электролит отличается
высоким блеском полировки и весьма малым съемом ме-
талла, составляющим около 20 мкм за 6 мин, но примене-
ние его ограничено высокой стоимостью компонентов.
Катодами служат никелированные пластины.
Можно также использовать и щелочной электролит,
указанный в ГОСТ 9.047—75, а также электролит на
основе ортофосфорной кислоты (табл. 111).
19 7
Таблица 111. Составы и режимы электролитов
для полирования алюминия
Состав и режим Номер электролита
1 2
Состав, г/л: тринатрийфосфат сода кальцинированная сорбит ортофосфорная кислота серная кислота триэтаноламин катапин БПВ Рабочая температура, К Анодная плотность тока, А/дм2 Выдержка, мнн 250—380 180—300 20—50 345—365 4—6 10 730—830 580—640 4—6 0,5—1,0 335—355 20—50 3-5
Катодами для обоих электролитов является сталь
12Х18Н10Т.
Для электрополирования изделий из титана и его
сплавов применяется электролит, имеющий следующий
состав, массовая доля, %:
Этиленгликоль ................................ . 87—90
Фтористый аммоний ... ....................4—5
Фтористоводородная кислота.......................2—3
Вода.............................................2—3
Процесс полирования ведут при температуре 325—
345 К и плотности тока 20—25 А/дм2.
Для электрополирования сплава «Ковар» рекомен-
дуется следующий электролит:
Ортофосфорная кислота (плотностью 1,7 г/см3) . . . 505 мл
Хромовый ангидрид............................... 177г
Вода ...........................................156 мл
Электролит имеет плотность 1,68 г/см3 и используется
при 335—365 К с анодной плотностью тока 40—100 А/дм2
и выдержкой от 2 до 8 мин; не требует проработки.
198
Электрополирование изделий из ниобия и его сплавов
осуществляют в электролите, для которого рекомендуется
следующий состав, массовая доля, %:
Глицерин .......................................70—80
Фтористый аммоний ............................. 5—6
Фтористоводородная кислота...................... 2—3
Азотнокислый аммоний............................ 3—4
Вода ............................................До 100
Процесс ведут при температуре 345—365 К, анодной
плотности тока 100—200 А/дм2, напряжении 30—40 В
и выдержке в 1—2 мин.
Глава 12.
МЕТАЛЛИЗАЦИЯ
ДИЭЛЕКТРИКОВ
39. НАЗНАЧЕНИЕ МЕТАЛЛИЗАЦИИ
Детали из полимерных материалов
(пластмассы), а также из неорганических диэлектрических
материалов (стекло, кварц, ситаллы, ферриты и т. п.)
получили чрезвычайно широкое распространение в со-
временной промышленности.
Физико-химические свойства поверхности деталей
из диэлектрических материалов значительно повышаются
посредством металлизации их различными металлами,
при этом достигаются следующие результаты: увеличивает-
ся теплопроводность; создается электропроводящий слой;
обеспечивается возможность соединения деталей пайкой.
Детали из полимерных материалов кроме того после
металлизации становятся более износоустойчивы, задер-
живается выделение газообразных продуктов и связанное
с этим старение материалов, повышается устойчивость
к воздействию света и растворителей.
Особо большое значение приобрела металлизация
пластмасс (хромирование) с целью улучшения декоратив-
ных качеств изделий.
199
Блестящие покрытия никелем и хромом наносятся на
ручки настройки и другие внешние детали радиоприемни-
ков и магнитофонов, отдельные детали легковых автомо-
билей, водопроводную арматуру, корпуса часов, авто-
ручки, пуговицы, столовые приборы и т. д.
Металлизация диэлектрических материалов может
осуществляться различными методами: вакуумным на-
пылением, распылением расплавленного металла (шоопи-
рование) или химико-электролитическим методом. Пос-
ледний способ вследствие его большей экономичности
и универсальности получил повсеместное распростра-
нение.
Химико-электролитическая металлизация произво-
дится путем обработки деталей в растворах, в которых
металлическое покрытие получается в результате восста-
новления ионов металла веществами-восстановителями,
входящих в состав раствора. Полученный тонкий слой
металла, обычно меди, затем усиливается гальваническим
способом до необходимой толщины. Таким образом хими-
ческое восстановление металлов на поверхности деталей
из диэлектрических материалов является основной опера-
цией процесса металлизации. Для этой цели используются
такие металлы, как медь, никель, серебро.
В табл. 112 представлены данные о видах металличе-
ских покрытий на деталях из пластмасс.
Таблица 112. Металлические покрытия на деталях
из пластмасс
Вид покрытия Суммар- ная тол- щина по- крытия, мкм Обозначение в технической документации Назначение покрытия
Серебряное 24—36 Хим М.М12.Ср12 Экранирова-
Сплав олово— 24—36 Хим М.М12.О-Вм12 ние, создание электропро- водности Обеспечение
висмут Сплав олово— 24—36 Хим М.М12.О-С12 пайки То же
свинец Никелевое 18—24 Хим М.М12.Н6 Декоративная
Хромовое 30—42 Хим М.МЗ.М286.Н96.Х отделка То же
200
При нанесении декоративных покрытий подслой меди
и никеля получают в электролитах с блескообразующими
добавками, на что указывает индекс «б». Для нанесения
гальванических покрытий используют электролиты и ре-
жимы, представленные в соответствующих главах спра-
вочника.
40. ПОДГОТОВКА ПОВЕРХНОСТИ
Подготовка поверхности диэлектри-
ческих материалов перед химико-электролитической ме-
таллизацией заключается в механической или химической
обработке с целью создания на поверхности шероховато-
сти, обеспечивающей необходимую прочность сцепления.
Механическая подготовка осуществляется посред-
ством обработки поверхности водяной пульпой из электро-
корунда с зернистостью № 12, 16, 20 под действием сжа-
того воздуха.
Химическая подготовка заключается в травлении
пластмассовых деталей в растворах сильных окислите-
лей, которые, разрушая поверхностный слой, создают
необходимую шероховатость поверхности и улучшают
смачиваемость ее растворами при последующей обработке.
Составы растворов и режимы травления представлены
в табл. 113.
С целью матирования поверхности деталей из неорга-
нических диэлектриков используют растворы, содержащие
плавиковую кислоту. Растворы приготовляют смешива-
Таблица 113. Составы растворов и режимы травления
Состав и режим Тип пластмасс
АБС Поли- эти- лен Поли- про- пилен АГ-4 Поли кар- бонат
Состав, г/л: хромовый ангидрид кислота серная » фосфорная едкий натр Температура, К Продолжительность обработ- ки, мин 370 400 340— 345 10—15 80 1500 355— 360 15—20 80 1500 355— 365 20—30 15 770 460 380— 385 15—20 300 375— 380 20—30
201
нием концентрированной серной и фтористоводородной
кислот в соотношении 4:1. Обработка проводится в те-
чение 5—10 мин. Ферритовые детали подтравливают в рас-
творе,- состоящем из следующих компонентов, объемная
часть:
Фтористоводородная кислота (40%-ная) . ............... 1
Серная кислота (98%-ная).............................. 2
Соляная кислота (36%-ная)............................. 1
Вода.................................................. 1
Температура раствора комнатная, продолжительность об-
работки 1—10 с.
Активирование поверхности. Процессы химического
осаждения металлов применяют для получения токо-
проводящего слоя на поверхности диэлектрика. В даль-
нейшем на этот слой электролитическим способом можно
наносить разнообразные сочетания металлических
покрытий, как представлено в табл. 112.
Реакции химического восстановления металлов
являются реакциями автокаталитическими, так как ме-
талл,образовавшийся в результате химического осаждения,
катализирует дальнейшую реакцию восстановления этого
же металла. Для начального же периода восстановления
металла необходимо на поверхности диэлектрика полу-
чить каталитически активные участки, на которых на-
чинается процесс химического восстановления металла.
Операция по созданию на поверхности каталитически
активных участков называется активированием и заклю-
чается в образовании на поверхности деталей коллоидных
частиц металлов-катализаторов, к которым относятся:
палладий, платина, золото, серебро. Наибольшее распро-
странение получил палладий, обладающий высокой ката-
литической активностью и более низкой стоимостью по
сравнению о платиной или золотом. Образование катали-
тического слоя в виде металла, находящегося в коллоид-
ном состоянии, осуществляется в две стадии: первая ста-
дия — нанесение пленки раствора, восстанавливающего
каталитический металл (палладий) из раствора его соли;
вторая стадия — погружение в раствор соли металла-
катализатора и восстановление его до металлического
состояния в пленке раствора, прилегающей к поверхности
диэлектрика.
Первую стадию обработки называют сенсибилизи-
рованием, а вторую стадию — активированием. В некото-
202
рых технологических процессах металлизации пластмасс
обе стадии совмещают в одной операции.
Сенсибилизирование проводится в растворе состава,
г/л: олово двухлористое — 20—25; кислота соляная —
40—60. Температура раствора комнатная, продолжитель-
ность обработки 0,5—15 мин. После извлечения деталей
из раствора сенсибилизатора следует промывание в холод-
ной проточной воде, в результате которого происходит
гидролиз хлористого олова с образованием труднораство-
римой основной соли олова по реакции:
SnCl2 + Н.2О = | Sn(OH)CI + НС1.
Основная соль олова прочно адсорбируется поверх"
ностью диэлектрика и не удаляется даже при интенсивных
промывках. Расчетное количество двухлористого олова
растворяют в дистиллированной или деионизованной воде,
в которую добавлена соляная кислота согласно рецептуре.
Раствор перемешивают, дают отстояться и сливают в ра-
бочую ванну. В результате воздействия кислорода воздуха
олово в растворе частично окисляется до четырехвалент-
ного состояния,о чем свидетельствует помутнение раствора
вследствие гидролиза соединений четырехвалентного
олова. Для предотвращения этого рекомендуется поме-
стить в раствор несколько мелких кусочков или стружку
металлического олова, которое восстанавливает четырех-
валентное олово до первоначального двухвалентного со-
стояния. По мере использования раствора концентрация
двухлористого олова снижается вследствие уноса рас-
твора деталями и при концентрации 8—10 г/л раствор
заменяется свежим.
Активирование заключается в образовании на поверх-
ности деталей частиц металлического палладия в резуль-
тате взаимодействия хлористого палладия, в раствор
которого погружаются детали, и соединений двухвалент-
ного олова, адсорбированных поверхностью диэлектрика
при сенсибилизации.
Активирование происходит по реакции:
Pd2+ + Sn2+ -> Pd 4- Sn4+.
Для активирования рекомендуются растворы и режимы,
приведенные в табл. 114.
Раствор № 1 рекомендуется для любых типов пластмасс
и других диэлектрических материалов; раствор №2 —
203
Таблица 114. Составы растворов и режимы
для активирования диэлектриков
Состав и режим Номер раствора
1 2
Состав, г/л: хлористый палладий кислота соляная трилон Б гидрат окиси аммония (25%-ный рас- твор), мл Температура, К Время выдержки, мин 0,5—1,0 12—18 290—300 3—5 4 12 350 290—300 3—10
для деталей, в которых диэлектрические материалы со-
пряжены в металлическими деталями. Применение рас-
твора № 2 исключает возможность контактного выделения
палладия, так как палладий в растворе находится в виде
прочного аммиачно-трилонового комплекса.
Приготовление раствора. Для приготовления рас-
твора № 1 хлористый палладий, измельченный в фарфо-
ровой ступке, растворяют в нагретом до температуры 325—
335 К растворе соляной кислоты, раствор добавляют до
требуемого объема дистиллированной или деионизирован-
ной водой.
Для приготовления раствора № 2 расчетное количество
измельченного хлористого палладия растворяют в за-;
данном количестве аммиака при температуре 325—335 К-
В охлажденный до температуры 290—305 К раствор вво-
дят при перемешивании необходимое количество трилона Б
и доливают дистиллированную воду до уровня.
При химическом меднении можно применять раствор
активирования, содержащий соли серебра, состава: се-
ребро азотнокислое — 2 г/л; гидрат окиси аммония
(25%-ный раствор) — 15—20 мл/л; спирт этиловый —
200—300 мл/л.
Серебро в этом растворе находится в виде комплекс-
ного аммиачного катиона Ag(NHs)2. Спирт вводится
с целью ускорения высыхания активирующего раствора
на поверхности деталей.
Под действием света подсушенный слой активатора из
серебряной соли буреет, что позволяет судить о равномер-
ности нанесения активирующего слоя.
204
Совмещенный раствор активирования содержит одно-
временно соли двухвалентного олова и палладия. Для
повышения каталитической активности поверхности, об-
работанной в совмещенном растворе, детали обрабатывают
в растворе, получившем название «Ускоритель».
Состав совмещенного раствора, г/л
Хлористый палладий .......................... 0,8—1,0
Хлористое олово ............................. 40—45
Соляная кислота ............................. 150—200
Хлористый калий.............................. 140—150
При использовании совмещенного раствора особо боль-
шое значение приобретает продолжительность промывок
после активирования и обработки в растворе «Ускори-
тель», при малых выдержках не произойдет полностью
гидролиз солей на поверхности диэлектрика — при уве-
личении времени промывок происходит. полное удаление
реагирующих компонентов. Оптимальное время про-
мывки в проточной•воде—2 мин.
В качестве «Ускорителя» могут быть применены рас-
творы соляной, серной, фосфорной кислот, а также слабые
щелочные растворы (NaOH — 25 г/л или Na2COs —
40 г/л). Весьма эффективным ускорителем служит раствор
бифторида аммония NH4HF2 концентрацией 120 г/л.
Приготовление совмещенного раствора. Рассчитанное
количество хлористого палладия растворить при слабом
нагревании в соляной кислоте, количество которой бе-
рется из соотношения 6 мл кислоты на 1 г хлористого
палладия. Раствор охладить и долить дистиллированную
или деионизированную воду из расчета 20 мл на каждый
1 г хлористого палладия. Двухлористое олово растворить
в соляной кислоте, количество которой (в мл) берется
вдвое меньше количества двухлористого олова. Раство-
рение производить при температуре 315—325 К. Раствор
двухлористого олова медленно влить в раствор хлори-
стого палладия и выдержать при температуре 360—
370 К в течение 10—15 мин. В полученный раствор до-
бавить раствор хлористого калия, остальную часть соля-
ной кислоты и воду до заданного объема. Раствор коррек-
тировать по данным химического анализа на содержа-
ние хлористого палладия, двухлористого ©лова и соляной
кислоты. При снижении концентрации хлористого пал-
ладия до 0,3 г/л в раствор ввести необходимое количество
205
хлористого палладия в виде концентрированного раствора.
При снижении концентрации двухлористого олова до
12 г/л ввести необходимое количество в виде кристалли-
ческой соли, растворяя ее в порции активирующего рас-
твора, затем раствор прогреть до температуры 335—
345 К в течение 10 мин. В случае образования осадка или
ослабления активирующей способности раствора кор-
ректировать раствор в соответствии с данными анализа
по всем компонентам и прогреть его при температуре 335—
345 К в течение 15—20 мин.
41. ХИМИЧЕСКОЕ МЕДНЕНИЕ
Для получения тонкого токопро-
водящего слоя меди химическим восстановлением меди из
растворов ее солей применяют щелочные растворы меди
в виде комплексных соединений, а в качестве восстанови-
теля служит формальдегид, 40%-ный раствор которого
называют формалином. Механизм химического восстано-
вления меди носит электрохимический характер, так как
на каталитических участках поверхности одновременно
протекают процессы катодного восстановления меди и
анодного окисления формалина по реакциям:
на катодных участках:
Cu2+ + 2e-.CuMeT;
на анодных участках:
НСОН + ЗОН' - 2е -> НСОО" 4- 2Н2О.
Частично формалин окисляется в щелочной среде до
муравьиной кислоты с выделением водорода:
НСОН + он- нсоо- + Нг.
Суммарная реакция процесса восстановления меди сле-
дующая:
Си2+ 4- 2НСОН + 4ОН- — Си + 2НСОО- + На + 2Н2О.
Помимо расхода на восстановление меди формалин рас-
ходуется также на реакцию Каницарро с образованием
метилового спирта и муравьинокислого натрия:
2НСОН 4- NaOH -> CH3OH-{-.HCOONa,
206
Таблица 115. Составы растворов химического меднения
Компоненты, г/л Номер раствора
1 2 3 4
Медь сернокислая 10—15 25—35 25—35 10—15
Калий-натрий виннокис- 50—60 170—180 — —
лый
Соль динатриевая этилен- — — 40—50 —
диаминтетрауксусной ки-
слоты 2-водная (трилон Б)
Натрий лимоннокислый — — —- 60—65
трехзамещенный
Натр едкий 10—15 40—50 30—40 6—7
Натрий углекислый 2—3 25—35 20—30 2—3
Никель хлористый 2—3 4—6 .—_ 2—3
Формалин (40%-ный), 15—20 20—25 20—25 8—10
Спирт этиловый — 10—15 — —-
Калий железосинероди- —— — 0,04— —
стый 0,06
Тиосульфат натрия, мг/л 0,5—1,0 1,0—3,0 — —
Натрия диэтилдитиокар- —- — 15—20 10—15
бонат, мг/л
Этилендиамин (10% -ный), — — 10—25 —
Показатель pH 12,6— 12,8- 12,5— 12,2
12,8 13,0 12,8
Составы растворов химического меднения представлены
в табл. 115. Раствор № 1 содержит пониженное количе-
ство меди; при плотности загрузки деталей 2,5—4 дма/л
скорость осаждения меди 0,5—0,8 мкм; продолжитель-
ность меднения 20—30 мин; раствор хорошо стабилизован.
Раствор № 2 характеризуется большой производитель-
ностью, так как скорость осаждения при плотности за-
грузки 2—2,5 дм2/л составляет 2—4 мкм/ч; продолжитель-
ность меднения 10—15 мин. Раствор №3 предназначен
для осаждения более толстых слоев меди и содержит в ка-
честве комплексообразователя более дешевый продукт —
трилон Б; раствор хорошо стабилизован. Раствор № 4 —
устойчив при длительной работе, обеспечивает получение
мелкокристаллической структуры меди аналогичен по
условиям работы раствору № 1.
Приготовление и корректирование растворов химиче-
ского меднения. Растворить расчетное количество серно-
207
кислой меди и двухлористого никеля в половине необхо-
димого количества воды. В другой половине растворить
едкий натр, комплексообразующее соединение (винно-
кислый калий-натрий, трилон Б, лимоннокислый калий)
и углекислый калий. Влить порциями при перемешивании
раствор меди в щелочной раствор. Приготовить в отдельной
емкости растворы стабилизирующих добавок этиленди-
амина (10%-ный раствор), диэтилдитиокарбомата (10 г/л),
железистосинеродистого калия (10 г/л), натрий серновати-
стокислый (10 г/л) и вводить их в приготовленный раст-
вор в количестве, предусмотренном составом.
Формалин вводить в раствор за 10—15 мин до начала
работы. В процессе работы растворов расходуется медь,
щелочь, формалин. Комплексообразующие вещества прак-
тически не расходуются, а лишь уносятся вместе с рас-
твором деталями при выгрузке их из ванны.
Корректирование рабочего раствора производится
по данным химического анализа концентрированными рас-
творами сернокислой меди (200—250 г/л), едкого натра
(500—600 г/л) и формалином. По меди, щелочи и форма-
лину, если содержание их уменьшилось на 30—40%,
корректирование следует производить ежедневно в на-
чале работы, по содержанию комплексующих соединений
один раз в 3—4 дня.
Стабилизирующие добавки рекомендуется вводить
пропорционально израсходованной меди в следующих
количествах: серноватистокислый натрий 0,5 мг/л
в конце рабочего дня (растворы № 1, 2, 4); диэтилдитио-
карбомат добавлять каждую смену от 3 до 5 мг/л; калий
железосинеродистый 15—20 мг/л один раз в неделю. На
период продолжительного хранения раствора (более
24 ч) растворы подкисляют добавлением серной кислоты
(1 : 1) до значений pH = 5н-6 (растворы № 1 и 2) и до
pH = 10,0-5-10,5 (растворы № 3, 4).
Длительность использования раствора химического
меднения зависит от многих факторов; чистоты раствора,
наличия стабилизаторов, контактов раствора с метал-
лом, осевшим на стенки ванны, трубопроводов и т. д.
При соблюдении всех правил эксплуатации растворов
они служат без замены до двух месяцев.
В отработанных растворах медь и калий-натрий
виннокислый могут быть утилизированы следующим обра-
зом: определить содержание ионов меди и добавить суль-
208
фат меди до получения количества ионов меди, эквивалент-
ного содержанию виннокислого калия-натрия. После
этого раствор подкислить добавлением серной кислоты
до величины pH = 3,8-?-4,3 и отстоять. Осадок деканти-
ровать, промыть холодной водой и высушить при комнат-
ной температуре. Полученную виннокислую медь можно
использовать для приготовления растворов химического
меднения вместо сернокислой меди, при этом соответ-
ственно уменьшается количество добавляемого в раствор
виннокислого калия-натрия.
Правила работы на ваннах химического меднения:
1. Детали, подвергающиеся химическому меднению,
следует расположить на подвесках таким образом, чтобы
обеспечить свободный выход водорода и не создавать га-
зовых мешков.
2. Детали в процессе меднения следует покачивать
с целью обновления раствора, прилегающего к поверх-
ности пластмассовых деталей.
3. Для предотвращения самопроизвольного разложе-
ния раствора не следует допускать наличия следов метал-
лической меди и других загрязнений на дне и стенках
ванны. Раствор необходимо непрерывно фильтровать
в процессе работы.
4. При повторном использовании подвесок необхо-
димо удалить с них металлическое покрытие, так как оно
недопустимо в ваннах сенсибилизирования и активиро-
вания, а в ванне химического меднения служит источни-
ком попадания металла в раствор.
Основные неполадки в работе ванн химического
меднения и способы их устранения представлены в
табл. 116.
Таблица 116. Основные неполадки при химическом
меднении и способы их устранения
Характеристика неполадок Причины неполадок Способы устранения
Наличие непокры- тых участков на де- талях 1. Образование га- зовых мешков, не- равномерное омыва- ние деталей раство- ром 1. Производить встряхивание дета- лей в ванне
209
Продолжение табл. 116
X а р актер и стик а неполадок Причины неполадок Способы устранения
Наличие непокрьь тых участков на де- талях 2. Плохая смачи- ваемость в растворах сенсибилизирования и активирования 3. Неравномерное травление деталей 2. Улучшить подго- товку деталей, откор- ректировать растворы 3. Улучшить каче- ство травления
Осаждение меди не происходит 1. Низкое значение показателя pH 2. Недостаток фор- малина в растворах 3. Избыток стаби- лизатора 1. Пощелочить рас- твор 2. Добавить в рас- твор формалин 3. Добавить свежий раствор без стабили- затора
Слой меди шеро- ховатый и темный 1. Перетравлена поверхность деталей 2. Высокий пока- затель pH раствора 1. Уменьшить время травления 2. Добавить серную кислоту
Покрытие пятни- стое Недостаточная про- мывка после сенси- билизации Улучшить качество промывки
Самопроизвольное осаждение металла на стенках ванны и в объеме раствора Плохая очистка ванн, наличие меди или других очагов восстановления ме- талла Отфильтровать рас- твор, очистить стенки ванны азотной кисло- той
Покрытие обра- зуется очень мед- ленно 1. Низкая концен- трация металлов в растворах сенсиби- лизации, активиро- вания и химического меднения. 2. Пониженная тем- пература всех рас- творов 1. Откорректировать растворы 2. Подогреть рас- творы сенсибилизации, активирования и хи- мического меднения
210
Глава 13.
ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ
ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ
42. НАЗНАЧЕНИЕ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ
И СПОСОБЫ ИХ ИЗГОТОВЛЕНИЯ
Печатная плата представляет собой
плоское изоляционное основание, на одной или на обеих
сторонах которого расположены токопроводящие полоски
металла (проводники) в соответствии с принятой электри-
ческой схемой. Для монтажа на плату радиоэлементов
служат отверстия в плате, которые могут быть металлизи-
рованы или не иметь металлизации. Металлизированные
отверстия служат также для соединения проводников,
расположенных на обеих сторонах платы.
В табл. 117 представлены основные геометрические
параметры печатных плат, определяющие плотность про-
водящего рисунка и точность изготовления.
Таблица 117. Минимальные значения основных
параметров печатных плат
Наименование элемента проводящего рисунка Класс
1-й 2-й „ 3-й ‘ $
Ширина проводника, мм 0,500 0,250 0,150
Расстояние между проводниками, контактными площадками, мм 0,500 0,250 0,150
Отношение диаметра металлизиро- ванного отверстия к толщине платы 0,500 0,400 0,330
К печатным платам предъявляется ряд важных требо-
ваний по величине сопротивления изоляции, по точности
расположения монтажных отверстий и проводников, по
допустимости отдельных дефектов. Одним из главных
требований, предъявляемых к платам, является прочность
слоя металлизации в отверстиях при минимальной тол-
щине слоя 25 мкм, а также способность металлического
слоя к пайке.
Изготовление печатных плат осуществляется следу-
ющими способами.
211
Способ вытравливания. Исходным материалом служит
диэлектрик, на поверхность которого наклеена медная
фольга (35 мкм) с одной или двух сторон. На поверхность
медной фольги вначале наносится защитный рисунок
схемы так, чтобы в результате последующего травления
меди остались только проводники, а с остальных участков
медь полностью стравилась. Защитный рисунок схемы
выполняется стойкими против воздействия травильных
растворов материалами. Этот способ как наиболее деше-
вый и простой применяется для плат телевизоров, радио-
приемников и магнитофонов.
Способ электрохимического или химического осажде-
ния (аддитивные методы). Исходным материалом служат
нефольгированные диэлектрики типа СТЭФ-1-2ЛК.
Создание проводниковых элементов схемы осуществляется
методом химического осаждения меди, а затем электро-
литического осаждения меди для получения слоя толщи-
ной 35 мкм. Возможно осаждение меди до указанной
толщины только химическим методом по процессу толсто-
слойного химического меднения.
Комбинированный способ. Исходным материалом слу-
жит фольгированный диэлектрик (табл. 118), поэтому
проводниковые элементы получаются вытравлением меди
в соответствии с заданным рисунком; для получения ме-
таллизированных отверстий применяют процессы хими-
ческого и электролитического осаждения меди.
Таблица 118. Материалы для изготовления
печатных плат
Материал Марка гост, ТУ Применение
Гетинакс фоль- гированвый ГФ-1-35 ГОСТ 10316—70 Односторон- ние и двусто- ронние платы
Стеклотексто- лит фольгиро- ванный СФ-1-35 СФ-2-35 СФ-1-50 СФ2-50
Стеклотексто- лит фольгиро- ванный повы- шенной нагре- востой кости СФПН-1-50 СФПН-2-50 ТУ 6-05-1776—76 Односторонние и двусторонние платы с повы- шенной нагре- востойкостью
212
Продолжение табл. 18
Материал Марка гост, ТУ Применение
Стеклотексто- лит СТЭФ-1-2БК СТЭК-1,5 ТУ 107—78 АУЭ0.037.000 ТУ ИМО 509.091.78 Для плат, изготавливае- мых по адди- тивному методу
Стеклотексто- лит фольгиро- ванный СТФ-1 СТФ-2 ТУ 16-503-161—77 Для многослой- ных и двусто- ронних плат
Стеклоткань прокладочная СПТ-3 ТУ 16-503X085—75 Для много- слойных плат
Многослойные печатные платы. Многослойные пе-
чатные платы изготавливают различивши способами, са-
мым распространенным является метод металлизации
сквозных отверстий. Вначале
методом вытравливания полу-
чают проводящие рисунки на
отдельных слоях, затем отдель-
ные слои вперемежку с изоля-
ционными прокладками соби-
рают в пакет и прессуют при
повышенной температуре до
монолитного состояния. Сборку
пакета производят таким об-
разом, чтобы центры контакт-
ных площадок в отдельных слоях находились на одной
оси. В качестве изоляционных прокладок применяют лис-
ты стеклоткани, пропитанной эпоксидными смолами и
просушенными, но не полимеризованными до стадии G.
Полимеризация прокладок и прочное склеивание слоев
происходит в процессе прессования. Межслойные соедине-
ния осуществляются через металлизированные отверстия,
которые сверлятся через центры контактных площа-
док.
Структура многослойной платы показана на рис. 19.
Основные материалы, применяемые для изготовления
печатных плат различными методами, перечислены
в табл. 118.
213
43. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ
ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ
Технологические процессы изготов-
ления печатных плат представляют собой различные сочета-
ния сравнительно небольшого числа основных операций,
к которым относятся:
— механическая обработка (сверление отверстия, штам-
повка, фрезерование);
— нанесение защитного рисунка (фотохимические про-
цессы, трафаретная или офсетная печать);
— химическая металлизация;
— гальваническое осаждение меди и защитных покры-
тий;
— склеивание (прессование);
— травление медной фольги.
Последовательность основных операций для раз-
личных способов изготовления печатных плат предста-
влена в схемах технологических процессов.
1. Схема технологического процесса изготовления
печатных плат методом вытравливания:
нарезка заготовок -> подготовка поверхности фоль-
гированного диэлектрика -> нанесение защитного ри-
сунка схемы -> травление меди —» удаление защитного
рисунка -> сверление или штамповка отверстий.
2. Схема технологического процесса изготовления
печатных плат электрохимическим (полуаддитивным) ме-
тодом:
нарезка заготовок -> сверление отверстий —» — тра-
вление адгезионного слоя -> химическое меднение ->
гальваническое меднение («затяжка») -> нанесение за-
щитного рисунка (на пробельные места) -> гальваниче-
ское меднение -> гальваническое покрытие сплавом
олово — свинец -> удаление защитного рисунка схемы ->
травление меди с пробельных мест.
3. Схема технологического процесса изготовления
плат комбинированным методом:
нарезка заготовок —» сверление отверстий —» хими-
ческое меднение —» гальваническое меднение («затяжка»)—»
нанесение защитного рисунка (на пробельные места) —»
гальваническое меднение —» гальваническое покрытие
олово—свинец —» удаление защитного рисунка —» трав-
ление меди с пробельных мест.
214
4. Схема технологического процесса изготовления
многослойных печатных плат (МПП):
нарезка заготовок слоев -»получение защитного
рисунка схемы на каждом из слоев МПП -»травление
меди удаление защитного рисунка -» пробивка базо-
вых отверстий -> подготовка слоев перед прессова-
нием -> прессование -> сверление отверстий —> химиче-
ское меднение -> гальваническое меднение («затяжка») ->
получение защитного рисунка на наружных слоях ->
гальваническое меднение -> гальваническое покрытие
сплавом олово — свинец -* удаление защитного ри-
сунка -> травление меди с пробельных мест.
Различные по своему содержанию технологические про-
цессы производства печатных плат представляют собой
различные сочетания следующих основных операций:
— механическая обработка (сверление, резка заготовок
и т. п.);
— получение защитных рисунков;
— травление меди;
— химическое меднение;
— гальваническое меднение и покрытие сплавом олово —
свинец;
— прессование (при изготовлении МПП).
44. ПОЛУЧЕНИЕ ЗАЩИТНЫХ
РИСУНКОВ
Защитные рисунки печатной схемы
получают в позитивном или негативном изображении в
зависимости от способа изготовления платы, т. е. рисунок
схемы может быть нанесен на участки плат (проводники)
с целью защиты их от вытравливания или на пробельные
места для защиты их от осаждения гальванических покры-
тий.
Промышленное применение получили в основном два
способа получения рисунков схем: фотопечатание и сетко-
графия.
Фотопечатание. На поверхность платы наносят фо-
точувств ительный слой из органических полимерных ма-
териалов — фоторезистов, которые под действием света
становятся нерастворимыми в соответствующем для дан-
ного фоторезиста растворителе. В промышленности ис-
пользуются фоторезисты в виде жидких композиций или
более технологичных сухих пленочных фоторезистов,
215
которые можно наносить на заготовки плат с про-
сверленными отверстиями, тогда как жидкие фоторезисты
в этом случае практически непригодны. Сухие пленочные
фоторезисты (СПФ) представляют собой трехслойную ком-
позицию, в которой первый и третий слои — защитные,
а средний слой — собственно фоторезист. Плёночные фото-
резисты выпускаются двух типов: а) СПФ-1, СПФ-2, про-
являемые в органических растворителях; б) СПФ-В,
СПФ-ВЩ, ТФПК, проявляемые в щелочных растворах.
Толщина фотополимерного слоя 20, 40 и 60 мкм.
Сухие пленочные фоторезисты
наносят на заготовки плат по-
средством прокатывания их горя-
чим валиком через защитную
лавсановую пленку в установках-
ламинаторах. Защитная полиэти-
леновая пленка при этом отде-
ляется и сматывается на бобину.
Схематически нанесение пленочно-
го фоторезиста показано на рис. 20.
В том случае, когда пленочный
фоторезист наносится с целью за-
щиты от вытравливания (негатив-
ный процесс) применяют фоторе-
зист толщиной 20 мкм, для защиты
от осаждения металла при галь-
Рис. 20. Схема нанесе-
ния пленочного фоторе-
зиста:
/ — бобина для намотки по*
лиэтнленовой пленки; 2 —
рулон фоторезиста; 3 от-
делительный валнк; 4 —
прижимный валик; 5—-плата
ванических операциях использу-
ются фоторезисты толщиной 40 и 60 мкм. После на-
катки СПФ заготовки плат выдерживают в течение
30 мин при комнатной температуре в темном месте для
снятия внутренних напряжений, после чего платы под-
вергают экспонированию. Операция экспонирования за-
ключается в следующем: на слой фоторезиста в специаль-
ном приспособлении, обеспечивающем точное совмеще-
ние рисунка схемы с отверстиями на заготовке, наклады-
вается фотошаблон печатной схемы; приспособление
помещается в светокопировальную раму, где под дей-
ствием сильного источника света (ртутно-кварцевые
лампы) происходит задубливание фоторезиста на освещен-
ных участках. Продолжительность экспонирования под-
бирают опытным путем в пределах 0,5—2,0 мин. После
экспонирования следует операция проявления, т. е. рас-
творение и удаление фоторезиста с незадубленных светом
216
участков поверхности, перед этим защитная лавсановая
пленка удаляется. В зависимости от типа фоторезиста в ка-
честве растворителя применяют метилхлороформ (для
СПФ-2) или 2%-ный раствор кальцинированной соды
(СПФ->ВШ,). Удаление фоторезиста типа СПФ-2 производят
в хлористом метилене, а в водощелочепроявляемые
резисты типа СПФ-ВШ, в 5%-ном растворе едкого
натра.
Операции проявления и удаления фоторезистов осу-
ществляют в двухкамерных установках струйного типа,
в которых растворитель подается под давлением 300—
400 кПа (первая камера). Для более полного удаления
остатков фоторезиста на поверхность заготовки направ-
ляются струи воды под давлением 200—300 кПа (вторая
камера).
В установках для проявления и удаления фоторезиста
предусматривается замкнутый цикл использования рас-
творителей; после обработки плат растворители поступают
в дистиллятор, чистый растворитель возвращается на
повторное использование, а кубовые остатки подлежат
сжиганию в специальных печах, в которых продукты сго-
рания, содержащие хлор, улавливаются водой. Вода,
используемая в процессе проявления и удаления фото-
резистов, также совершает замкнутый цикл: установка —
отстойник — установка.
Сеткография. Сеткография относится к методам тра-
фаретной печати и применяется для получения рисунков
схемы на партиях плат одинаковых рисунков при мини-
мальном количестве в партии 30—40 шт. Трафарет
в виде металлической или капроновой сетки с мелкими
ячейками (№ 38—52) натянут в жесткой рамке, рисунок
схемы на трафарете получают способом фотопечати, ис-
пользуя жидкий фоторезист типа «фотосет». Защитная
краска с помощью ракеля из полиуретана продавливается
через открытые ячейки сетки на подложенную под сетку
плату и создает на ней рисунок схемы, негативной по
отношению к трафарету.
В производстве двусторонних печатных плат с метал-
лизацией отверстий применяется гальваностойкая краска
CT3-13 или СТЗ-12-51. При изготовлении односторонних
печатных плат без металлизации отверстий применяют
более дешевые красочные составы на основе литопонных
белил.
217
45. ХИМИЧЕСКАЯ
И ГАЛЬВАНИЧЕСКАЯ МЕТАЛЛИЗАЦИИ
Химическое меднение заготовок
плат осуществляется аналогично операции химического
меднения диэлектриков (см. гл. 12 справочника). Особен-
ность процесса химического меднения заготовок печатных
плат при комбинированном способе изготовления плат
заключается в том, что наличие открытой медной фольги
на заготовках при химическом меднении обусловливает
необходимость применения аммиачного раствора хлори-
стого палладия при активировании или совмещенного
раствора (см. табл. 115), кроме того на поверхность мед-
ной фольги осаждается химически восстановленная медь,
что влечет за собой повышенный расход меди и применение
механических способов зачистки для удаления слабо
сцепленного медного слоя. Химическое меднение может
производиться в любом из растворов, приведенных
в табл. 115.
Наиболее часто встречающиеся дефекты химического
меднения в виде некачественной металлизации отверстий
вызываются главным образом сверлением затупленными
сверлами. В этом случае сверло образует слишком гладкую
поверхность стенок отверстия, на которой плохо задержи-
ваются растворы активирования. Некачественное медне-
ние отверстий вызывается также отсутствием покачивания
плат на всех операциях процесса, при этом пузырьки
воздуха в отверстиях затрудняют доступ растворов.
Гальваническая металлизация отверстий и одно-
временное нанесение металла на проводники осущест-
вляется гальваническим меднением с минимальной тол-
щиной слоя 25 мкм.
Для получения эластичных осадков меди с высокой
рассеивающей способностью наилучшие результаты дает
применение сульфатного электролита с выравнивающей
добавкой «ЛТИ» (см. гл. 7). При отношении толщины
платы к диаметру отверстия 2,5 мм толщина меди на стен-
ках отверстия составляет 80% толщины меди на проводни-
ках, тогда как при использовании борфтористоводородных
электролитов это значение не превышает 50%.
Возможно применение пирофосфатных электролитов.
Особенности электролитического меднения печатных
плат:
218
— перемешивание электролита лучше всего осуществлять
возвратно-поступательным движением самой платы
с амплитудой 50—60 мм;
— плата должна иметь хороший жесткий контакт с под-
веской для обеспечения равномерности осаждения меди
на всех платах, загруженных в ванну:
— печатные платы, подвергающиеся меднению, являются
источником попадания органических [примесей в электро-
лит, так как на их поверхности находятся краски, фото-
резисты, лаки и т. п. органические материалы. По мере
накопления в электролите органических примесей ухуд-
шается качество меди, появляется хрупкость, которая
приводит к растрескиванию слоя металлизации при термо-
ударах (например, при пайке на волне припоя).
Для защиты проводников от вытравливания и обеспе-
чения способности к пайке на слой металлизации нано-
сится покрытие.
Сплав олово—свинец, содержащий олово в количе-
стве 60 5%, является самым дешевым и эффективным
покрытием. Для получения равномерного по составу
сплава на поверхности проводника и в отверстиях реко-
мендуется электролит с повышенным содержанием бор-
фтористоводородной кислоты.
Состав электролита, г/л
Олово (в виде борфтористоводородной соли) . . . 14—16
Свинец (в виде борфтористоводородной соли) . . . 8—10
Борфтористоводородная кислота (свободная) . . . 250—300
Борная кислота................................. 25—30
Пентон или клей ............................... 3—5
Гидрохинон.......................................... 1,0
Температура электролита комнатная, катодная плот-
ность тока 1,5—2,0] А/дм2. Приготовление электролита
осуществляется по методам, описанным в гл. 6.
Следует обратить внимание на недопустимость попада-
ния в электролит ионов меди, что можег произойти в ре-
зультате плохой промывки после ванны меднения. Даже
самые малые количества меди (0,05 г/л), включаясь в по-
крытие, ухудшают способность покрытия к пайке.
Покрытие сплавом олово—свинец после травления
и осветления рекомендуется оплавлять с целью защиты
боковых участков проводников в результате стека-
ния покрытия, как показано на рис. 21; сохранения
219
Таблица 119. Покрытия на печатных платах
Вид покрытия Подслойное Основное
Вид Толщи- на, мкм Вид Толщи- на, мкм
Сплав олово— — — Олово—свинец 12—15
свинец Золотое Никель 3—6 Золото 2—3
Палладиевое — — Палладий 3—6
Никель 3—6 » 0,5—1,0
» Серебро 3—6 » 0,5—1,0
Рис. 21. Оплавление покр.ы*
тия олово — свинец: а—до
оплавления; б—после оплав-
ления;
1 — печатный проводник; 2
покрытие олово—свинец
способности к пайке; получения сплава металлургиче-
ского типа и заплавления пор.
Оплавление производят по-
гружением в нагретый до тем-
пературы 495—505 К жидкий
теплоноситель (глицерин, лап-
рол, масло) или нагревом с по-
мощью ламп инфракрасного из-
лучения в специальных уста-
новках, где платы флюсуются,
оплавляются и промываются.
Другие виды покрытий, как
золото, серебро, палладий, нано-
сятся на концевые соединитель-
ные контакты или разъемы по
методам, описанным в гл. 10.
Рекомендуемые толщины покрытий на печатных платах
представлены в табл. 119.
46. ТРАВЛЕНИЕ
Вытравливание меди производят
в кислых или щелочных растворах. Первый тип раствора
используют в том случае, когда защита проводниковых
элементов от вытравливания осуществляется фоторези-
стами или красками. Второй тип раствора применяют при
защите проводников металлическими покрытиями
(олово—свинец). Составы растворов, приготовленные
для этой операции, приведены в табл. 120, 121. По мере
вытравливания содержание меди в растворе непрерывно
возрастает, а содержание окислителей уменьшается и рас-
220
Таблица 130. Состав кислых растворов .
для травления меди
Компоненты раствора, г/л Номер раствора
1 2 3 4
Хлорное железо 400—450
Надсернокислый аммо- — 270—300 — —
НИЙ
Медь хлорная — — 135—150 —
Кислота серная (плот- ность 1,84 г/см3), мл/л — 6 — —
Кислота соляная (плот- ность 1,19 г/см3), мл/л — — — 150—200
Перекись водорода (35%-иый раствор), мл/л — — — 30—70
Аммоний хлористый — — 145—150 —
творы подлежат корректировке, которая заключается
в удалении части отработанного раствора на регенерацию
меди и добавке в оставшуюся часть остальных компонен-
тов. Тип применяемого раствора, а также методы коррек-
тирования и регенерации меди излагаются в нормативно-
технической документации, принятой на предприятиях,
в зависимости от характера установленного оборудования.
Таблица 121. Состав щелочных растворов
для травления меди
Компоненты, г/л Номер раствора
1 2 3
Медь хлорная 100—110 —
. » сернокислая 170—190 —
- Хлорит натрия — 30—40
Аммоний хлористый 100—150 — 80—100
» сернокислый — 150—170
Аммиак водный (25% - 400—500 400—500 190—200
ный), мл/л
Аммоний углекислый 20—30 — 80—100
221
Глава 14. ОКСИДИРОВАНИЕ
И ФОСФАТИРОВАНИЕ
МЕТАЛЛОВ
47. ОКСИДИРОВАНИЕ
Оксидирование черных металлов.
Оксидирование является старейшим и известнейшим
видом массовой и экономичной защиты черных металлов
от коррозии. Вместе с тем оксидные пленки на полирован-
ной поверхности имеют красивую декоративную внеш-
ность, черный цвет с различными оттенками, чаще всего
синевато-черным или фиолетово-черным, цвета Воронова
крыла, вследствие чего оксидирование стали часто назы-
вать воронением.
Оксидные пленки представляют из себя искусственно
образованный слой окалины, т. е. магнитной окиси железа.
По современной технологии оксидирование изделий из
черных металлов производят двумя способами: химиче-
ским и термическим. Выбор способа зависит от назначения
оксидной пленки, от марки металла и от объема произ-
водства. Наибольшее распространение получил метод
химического оксидирования черных металлов в щелочных
растворах с добавлением сильных окислителей — селитры
и нитрита натрия. Технология подготовки поверхности
к оксидированию во всех случаях одинакова. Сначала
детали монтируют на подвески, изготовленные из угле-
родистой стали. При этом крупные детали и детали с глу-
хими внутренними полостями располагают в подвесках
так, чтобы они не соприкасались между собой и не обра-
зовывали воздушных мешков. Детали простой конфигура-
ции можно укладывать навалом, но в процессе подготовки
и покрытия их необходимо периодически перетряхивать.
Мелкие крепежные детали засыпают в сетчатые корзины,
а обезжиривают и декапируют при перетряхивании и по-
качивании.
Составы растворов для массового химического обез-
жиривания мелких деталей, обрабатываемых навалом,
указаны в гл. 4. Следует лишь помнить, что никакие мою-
щие и поверхностно-активные добавки в обезжиривающие
растворы не достигнут цели, если детали не перетряхивать
систематически в корзинах, меняя точки контакта деталей
222
между собою. Кроме этого, весьма эффективно ускоряет
очистку интенсивное перемешивание растворов. Наи-
лучшие результаты дает механическое перемешивание
деталей в барабанах, погруженных в раствор. Эти же ука-
зания' полностью применимы и при декапировании или
активировании в слабых растворах кислот. Наиболее
употребительные составы для щелочного оксидирования
приведены в табл. 122.
Таблица 122. Состав и рабочая температура
растворов для щелочного оксидирования
Состав, г/л Номер раствора
1 2 3 4 5
Сода каустическая 600— 650 550— 600 700— 800 600— 700 600— 700
Селитра натриевая 100— 200 — 200— 250 120— 150 200— 250
Нитрит натрия — 150— 200 50—70 40—50 —
Калий хлористый — — 8—10 8—10
Калий цианистый или желези- стосинеродистый — — — 20 10— 20
Рабочая температура, К 410— 415 405— 420 415— 420 410— 415 415— 420
При обеднении приведенных растворов окислителями,
за исключением раствора № 5, часто имеет место образо-
вание гидратированной окиси железа Fe2O3mH2O, осажда-
ющейся на поверхности деталей в виде нерастворимого
красного налета. Этот осадок легко удаляется при про-
тирке промасленных деталей волосяными щетками. Кроме
того, для устранения красного налета применяют введе-
ние добавок цианистого калия, желтой кровяной соли,
гашеной извести, марганцевокислого калия и других,
как это указано для раствора № 5 в табл. 122.
Выдержка в растворах, указанных в табл. 122, зависит
от марки стали, содержания в ней углерода, а также от
колебания рабочей концентрации компонентов. Эта зави-
симость приведена в табл. 123.
Оксидная пленка, полученная из указанных растворов,
состоит из магнитной окиси железа Fe3O4 и имеет толщину
около 0,6—0,8 мкм.
223
Таблица 123. Выдержки при оксидировании
Металл Выдержка, мин Цвет оксидной пленки
Сталь с содержанием углерода, %: Свыше 0,7 0,7—0,4 0,4—0,1 15—20 20—35 35—50 и более Синевато-черный » » » »
Конструкционные хромоникелевые стали 60—120 Постепенный переход от коричневого к фиолетовому до синевато-черного
Чугун и кремнистые стали 30—60 От соломеино-желтого до коричневого
Зарядка и корректировка ванн щелочного оксидирова-
ния, несмотря на простоту их состава, требуют высокой
квалификации исполнителя. Это связано с тем, что рабо-
чая температура раствора весьма высока и при добавках
холодной воды раствор мгновенно вскипает и может вы-
бросить часть раствора из ванны. Поэтому надо быть
предельно внимательным и осторожным при добавках
воды, подавая' ее малыми дозами, при энергичном пере-
мешивании стальным веслом с теплоизолирующей ручкой.
Вторым важным фактором является корректировка хими-
катами, которую практически никогда не ведут на основе
химического анализа, а руководствуясь лишь показани-
ями термометра и внешним видом деталей.
При зарядке ванны все химикаты, т. е. соду каусти-
ческую, натриевую селитру и натрий -азотистокислый
(нитрит натрия) закладывают в ванну, по расчету, только
в виде твердых кристаллических веществ. Когда все ком-
поненты даны, заливают воду до уровня, отмеченного
стрелкой на внутреннем бортике, и включают нагрева-
тельное устройство.
Необходимость корректировки состава ванны щелочью
или окислителями указана в приводимой табл. 124. До-
.бавки химикатов также производят в виде твердых кри-
сталлических веществ.
После оксидирования детали тщательно промывают
в холодной проточной воде. Для полного удаления остат-
ков щелочи с поверхности деталей и пассивирования оксид-
224
Таблица 124. Неполадки при щелочном
оксидировании стали и способы их устранения
Характеристика неполадок Причина неполадок Способ устранения
Цветные оттенки оксидной пленки от коричневого до фио- летового Недостаточная вы- держка деталей в ван- не оксидирования Обезжирить дета- ли, если они были про- маслены и снова вы- держать в ванне окси- дирования
Красный или ржа- вый, легко удаляе- мый налет на черной оксидной пленке Мала концентра- ция окислителей — селитры или нитрита натрия в ванне окси- дирования Добавить селитры или нитрита; ввести добавки цианистого натрия или желези- стосинеродистого ка- лия
Образование зеле- новатого налета на оксидной пленке Мала концентра- ция каустической со- ды в ванне оксидиро- вания Ввести добавку кау- стической соды в ван- ну оксидирования
Разноцветная пят- нистость оксидной пленки, а также от- сутствие ее на от- дельных участках 1. Недоброкаче- ственная подготовка к покрытию 2. Недостаточное перетряхивание дета- лей в корзине 3. Местный пере- грев при полировке или скоростной ме- ханической обра- ботке 1. Проверить и улуч- шить обезжиривание деталей. 2. Встряхивать де- тали в корзинах 2—3 раза во время покры- тия 3. Зачистить или прополировать заново и хорошо декапиро- вать
Отсутствие оксид- ной пленки при нор- мальной выдержке Высока общая кон- центрация раствора н температура кипе- ния его равна 445— 455 К Осторожно, при энергичном переме- шивании разбавить во- дой до кипения рас- твора при 415—420 К
После промывки и сушки детали имеют белый вязкий налет Недоброкачествен- ная промывка дета- лей после оксидиро- вания Контролировать чи- стоту фенолфталеином; ввести промывку в 3%-ном растворе хро- мового ангидрида
8 Ямпольский А. М. и др.
225
Продолжение табл. 124
Хар актеристика неполадок Причина неполадок Способ устранения
Оксидная пленка при нормальном про- цессе имеет корич- невый цвет Материал дета- лей — чугун или кремнистая сталь Для получения чер- ного цвета заменить металл или перейти на кислый состав рас- твора
Разница оттенков иа различных уча- стках деталей Различная терми- ческая или механи- ческая обработка При существующем процессе изготовле- ния деталей не устра- няется
ной пленки следует промыть затем детали в 3—5%-ном
растворе хромовой кислоты, после чего снова промыть
в холодной воде и погрузить в 1—2%-ный раствор хозяй-
ственного или жидкого зеленого мыла, нагретый до 343—
353 К. После мыльного раствора детали, без последу-
ющей промывки, погружают в нейтральное веретенное
или авиационное масло, подогретое до 373—383 К не ме-
нее, так, чтобы промывная вода, неизбежно попадающая
в смазочное масло, была полностью удалена из него.
Красивая внешность и металлический блеск оксидных
пленок имеют место лишь на полированной поверхности.
Изделия, оксидированные после травления или песко-
струйной очистки, имеют невзрачный серовато-черный цвет
без металлического блеска.
Цвет оксидных пленок зависит от технологии их полу-
чения и толщины, от марки металла и вида механической
и термической обработки и колеблется от золотисто-
желтых, фиолетовых и синевато-черных до глубоко-чер-
ных. Толщина их зависит от принятого состава и режима
обработки, изменяясь от 0,5 до 0,8 мкм при щелочном
воронении.
Коррозийная стойкость оксидных пленок, получен-
ных в щелочных растворах, весьма невысока, и при
защите изделий от атмосферной коррозии поддерживается
за счет протирки нейтральными смазочными маслами.
Оксидирование часто применяют в оптике, оружейном
226 г
деле, для защитно-декоративной отделки крепежных
деталей, фурнитуры и деталей с точными размерами.
Оксидирование в кислотном растворе. Высокая про-
фессиональная опасность работ с горячими щелочными
растворами привела к необходимости замены щелочных
растворов на более безопасные. Производственное при-
менение получил лишь один раствор, для которого принят
следующий состав и режим покрытия:
Состав, г/л
Азотнокислый кальций ......................... 80—100
Ортофосфорная кислота.......................... 1—2
Перекись марганца................-............ 0,5—1
Режим работы
Рабочая температура, К........................ 370—373
Выдержка, мин . . ........................ . 40—45
Для процесса применяют железные сварные ванны без
футеровки, с электрическим или паровым подогревом.
Полученная пленка по составу является оксидно-фосфат-
ной, имеет цвет от темно-серого до черного для всех марок
стали и для чугуна и обладает повышенной коррозионной
стойкостью. После оксидирования изделия подлежат про-
масливанию, как это делают и при оксидировании в ще-
лочных растворах.
Составление этого раствора весьма упрощается, если
азотнокислый кальций готовить непосредственно в цехе
путем растворения гашеной извести в технической азотной
кислоте. При этом гашеную известь вводят в избытке про-
тив расчетного количества. Полученный раствор азотно-
кислого кальция декантируют в рабочую ванну и затем
приливают к нему заданное количество ортофосфорной
кислоты с добавкой некоторого избытка ее для первичной
реакции со стенками ванны.
Термохимическое оксидирование стали. Оксидные
пленки можно получать различными путями. Так, ста-
рейший способ оксидирования заключался в нагревании
стальных или чугунных деталей до 725 —775 К на воздухе
и в погружении их на несколько минут в льняное масло.
При необходимости получения глубокого черного цвета
процесс следует повторить 4—5 раз.
Оксидирование в расплавленных окислителях, на-
пример в селитре или в нитрите натрия также с давних
8* 227
пор применяется в пр омышленности. Так, небольшие
партии мелких деталей оксидируют в расплаве натриевой
селитры при температуре плавления 583 К, с выдержкой
8—10 мин, до получения яркой, синей, оксидной пленки.
При оксидировании нержавеющих сталей, типа 12X13
или 08Х18Н10Т, в расплаве двухромовокислого натрия
при температуре 675 К в течение 1 ч, на их поверхности
образуется черная оксидная пленка толщиной 1,5—2 мкм.
Она предохраняет сталь от беспорядочного окалинообра-
зования при высоких температурах и обладает электро-
изоляционными свойствами. После протирки смазочными
маслами пленка приобретает красивый декоративный вид.
Большое распространение получило термооксидиро-
вание горячим воздухом и паром.
Электроизоляционное оксидирование пакетов транс-
форматорной стали производят в колокольных печах,
с нагреванием до 1073 К в течение 2 ч, остыванием в печах
до 773 К в течение 4 ч и дальнейшим охлаждением на воз-
духе. Полученная оксидная пленка имеет пробивное на-
пряжение каждого листа в пределах 1—1,5 В.
При парооксидировании трансформаторной стали
пластинки травят в. соляной кислоте с массой 1,19 мин,
без подогрева, после чего промывают, сушат и на стальных
рамочных приспособлениях загружают в печь. После
повышения температуры до 475 К включают пар давле-
нием 3—5 кПа, доводят температуру до 753 К и выдержи-
вают при этой температуре 1 ч. Затем прекращают нагрева-
ние, а после снижения температуры до 623 К прекращают
подачу пара, дают остыть печи и выгружают детали.
Оксидная пленка имеет цвет от темно-серого до черного,
толщину 4—5 мкм и сопротивление не менее 20 Ом при
удельном давлении 80 кПа. Пробивное напряжение ее
около 3—4 В.
Для получения черных и беспористых оксидных пленок
с толщиной 5—10 мкм применяют оксидирование в среде
перегретого пара. Для оксидирования перегревают водя-
ной пар в змеевике до 773—823 К и пропускают его при
давлении 300 кПа в течение 30 мин через герметически
закрытую шахтную электропечь, с последующим охлажде-
нием на воздухе и промасливанием. Полученная оксидная
пленка имеет черный цвет, состоит из окислов и имеет
толщину 1—4 мкм. Коррозионная стойкость ее при 95%
относительной влажности и температуре 320—322 К, до
228
48 ч. При повышении температуры процесса до 923 К
толщина пленки может быть доведена до 10 мкм.
Оксидирование в среде пара применяют для защиты от
коррозии, для создания электроизоляционного слоя, для
увеличения износостойкости режущего инструмента и
предохранения его от слипания со стружкой.
Оксидирование алюминия и его сплавов. Оксидирова-
ние алюминия является весьма эффективным методом
защиты алюминия от коррозии в очень многих агрессив-
ных средах с целью придания его поверхности новых,
весьма ценных свойств. По технологии получения защит-
ных пленок оксидирование может быть электрохимиче-
ским (анодным) и химическим, а следовательно, и сами
свойства оксидных пленок будут существенно разниться
и иметь свое назначение. Так, анодное оксидирование
позволяет создать оксидные пленки с высокой твердостью
и износостойкостью, с отличными электроизоляционными
свойствами и с красивой, декоративной внешностью, в"то
время как химическое оксидирование в основном при-
меняется для получения хорошего грунта под окраску.
Анодное оксидирование, в свою очередь, может произво-
диться с применением постоянного или переменного элек-
трического тока, а по составу электролитов и режиму окси-
дирования в настоящее время имеются сотни вариантов
и число их непрерывно растет.
По составу электролитов и их назначению, а также по
их широкой известности следует выделить рять технологи-
ческих процессов:
1. Оксидирование в сернокислотных электролитах
с целью получения декоративных и твердых оксидных
пленок.
2. Оксидирование в щавелевокислых электролитах
для получения электроизоляционного слоя.
3. Оксидирование в ортофосфорной кислоте для по-
следующего гальванического покрытия медью, никелем
и другими металлами.
4. Оксидирование в хромовой кислоте с целью получе-
ния эматалевых пленок.
5. Оксидирование в электролитах из органических
соединений для различного назначения.
Переход непосредственно к технологии оксидирования
в любом из электролитов необходимо указать, так как
подготовка поверхности к оксидированию имеет весьма
229
важное значение. Для деталей, не имеющих точных
размеров, подготовка сводится к обезжириванию и тра-
влению в растворе каустической соды с концентрацией
ее 80—120 г/л при температуре 335—345 К и выдержкой
не менее 2—3 мин. При травлении алюминиевых сплавов
на поверхности деталей остается черный налет легиру-
ющих компонентов — меди, железа и других примесей.
Осветление деталей с удалением всех примесей производят
в 10—15 %-ном растворе азотной кислоты. Травление
силумина выявляет примесь кремния, которая не уда-
ляется в азотной кислоте, но растворяется во фтористо-
водородной кислоте. Для этого применяют один из раство-
ров, указанных в табл. 125.
Таблица 125. Составы и режимы растворов
для осветления силуминов
Состав и режим Номер раствора
1 9 3
Состав, массовая доля, % сериая кислота (плотность 1,8 г/см8) азотная кислота (плотность 1,4 г/см3) фтористоводородная кислота или ее соли Рабочая температура, К Выдержка, мин 95—97 3—5 290—300 0,1—0,2 90—92 5—6 0,5—1 290—300 1—2 20—30 40—60 10—12 290—300 .0,2—0,3
Подвески для оксидирования изготовляют из дюраля
с жестким пружинящим контактом.
Оксидирование в растворах серной кислоты. Этот способ
оксидирования является самым распространенным и про-
водится путём анодной обработки подготовленных и смон-
тированных деталей в 15—20%-ном растворе серной кис-
лоты при комнатной температуре и анодной плотности
тока 1—2 А/дм2. В качестве катодов применяют рольный
свинец. Выдержка зависит от назначения оксидной
пленки. При защитно-декоративном оксидировании
выдержка составляет 15—20 мин, что обеспечивает полу-
чение оксидной пленки толщиной 4—5 мкм. Большое
значение для процесса имеет температура электролита,
230
повышение которой отрицательно сказывается на качестве
оксидной пленки, вплоть до ее растравливания и сполза-
ния. Поэтому при длительной работе ванн, а также в лет-
ний период электролит необходимо охлаждать. Для этой
цели 'используют водяные рубашки и змеевики, а также
фреоновые холодильные установки.
Способность алюминия выпрямлять переменный ток
позволяет использовать этот, так называемый вентильный
эффект для оксидирования алюминия переменным током.
Процесс характеризуется применением как однофаз-
ного, так и трехфазного тока и отсутствием вспомогатель-
ных электродов, так как роль электродов, завешенных
на штанги ванны, выполняют оксидируемые детали. Для
оксидирования применяют 15%-ный раствор серной кис-
лоты и силовой переменный ток промышленной частоты
(50 Гц). Остальные условия режима оксидирования не
имеют существенных отличий по сравнению с оксидирова-
нием постоянным током.
Оксидная пленка, полученная из сернокислотного
электролита и предназначенная для защитно-декоратив-
ной отделки, имеет снежно-белый цвет, плотность
3,85 г/см3, толщину 4—5 мкм и является надежной защи-
той от коррозии. Оксидная пленка не отслаивается от
металла, имеет химический состав и твердость корунда
и хорошую' износостойкость. Жаростойкость оксидной
пленки доходит до 2270 К. Оксидная пленка имеет микро-
пористую структуру со средней степенью пористости около
30%. Пропитывание пор хромпиком или лакокрасочными
покрытиями увеличивает коррозионную стойкость оксид-
ной пленки. Заполнение пор анилиновыми и другими кра-
сителями широко применяется для получения красивой
декоративной внешности изделий, а пропитывание пленки
светочувствительными солями используется для фото-
химического изготовления различных шкал и табличек.
Оксидная пленка обладает высокими электроизоляцион-
ными свойствами.
Наиболее простым и надежным способом пассивирова-
ния является выдержка деталей в растворе хромпика
с концентрацией его около 100 г/л при температуре 353—
363 К в течение 10 мин. Оксидная пленка при этом при-
обретает лимонно-желтый цвет.
При цветной отделке поверхности применяется также
окраска анилиновыми красителями и заполнение пор рас-
231
плавленным парафином. Для окраски красителями изде-
лия погружают в 1%-ный раствор выбранного анилино-
вого красителя для шерсти при температуре 345 —355 К
с выдержкой 2—3 мин.
Процесс глубокого анодного оксидирования в серной
кислоте применяется для повышения износостойкости
в условиях трения, эррозионной стойкости, для создания
жесткости тонких листовых конструкций, для тепло-
изоляционной защиты.
Глубокое оксидирование шестерен повышает их износо-
стойкость в 5—10 раз. Для оксидирования применяют
20%-ный раствор серной кислоты, рабочую температуру
от 263 до 267 К и анодную плотность тока 2,5 А/дм2 при
начальном напряжении 20 —25 В и конечном до 40 В.
Рекомендуется непрерывное перемешивание электро-
лита. Оксидная пленка имеет глубину 20—30 мкм. Для
повышения жесткости тонкостенных трубчатых деталей
до жесткости латуни применяется тот же электролит и ре-
жим оксидирования с повышением плотности тока до
5 А/-дм2 и выдержкой 30 мин. Глубина оксидной пленки
достигает 60 мкм, а микротвердость 3,4 МПа. Участки,
не подлежащие оксидированию, предварительно изоли-
руют лаком ХВЛ-21, окрашенным добавкой метилрота.
На сплавах глубокая оксидная пленка имеет черный цвет
и структуру с высокой пористостью. При глубоком анод-
ном оксидировании шероховатость поверхности деталей
снижается до 2-го класса. Для охлаждения рабочего элек-
тролита до 263 К применяют обычные холодильные фрео-
новые установки.
Оксидирование в щавелевокислых электролитах. Для
алюминия й деформируемых сплавов марок АМг, АМц,
АД31 и других широко применяется защитно-декоратив-
ное и электроизоляционное оксидирование в растворе
щавелевой кислоты. Для оксидных пленок, полученных
из щавелевокислых электролитов, характерны малая по-
ристость, естественная окраска в желтые тона и хорошо
слышное хрустение оксидной пленки при сгибании тонко-
стенных деталей. Отслаивания пленки или ухудшения
физико-химических свойств ее при этом не проис-
ходит.
Процесс оксидирования ведут в растворе щавелевой
кислоты с концентрацией 40—60 г/л при комнатной тем-
пературе, анодной плотности тока 2,5—3,5 А/дм2 и вы-
232
держке 2—3,5 ч. Напряжение постоянного или перемен-
ного тока при этом постепенно возрастает от 20—30 до
120 В.
Для получения пленки с пробивным напряжением
500 В процесс ведут в 4%-ном растворе щавелевой кислоты
при комнатной температуре. Первоначальное напряжение
постоянного тока составляет 30 —40 В. После включения
тока постепенно, в течение 15 мин, доводят анодную
плотность тока до 3 А/дма. Затем включают систему
перемешивания электролита и выдерживают детали
в ванне 1,5—2,5 ч, постепенно поднимая напряжение до
100—ПО В. Ванны при этом должны быть защищены
предохранительными сетками от касания к шинам. Затем
детали промывают и сушат при температуре 425 К.
Оксидирование в растворах ортофосфорной кислоты.
Оксидирование сплавов алюминия в ортофосфорной кис-
лоте имеет ограниченное применение и используется глав-
ным образом для последующего никелирования или мед-
нения. Для этой цели применяют 350—650 г/л ортофос-
форной кислоты при следующем режиме оксидирования:
рабочая температура 290—320 К, анодная плотность
тока 1—3 А/дм2; выдержка 5—10 мин. Для правиль-
ного ведения процесса необходимо повышенное напряже-
ние от 10 до 15 В и перемешивание сжатым воздухом.
Полученная оксидная пленка имеет глубину 3 мкм, весьма
пориста, плохо окрашивается, но легко растворима в ни-
келевом и кислом медном электролитах при осаждении
этих металлов, что и определяет ее назначение.
Оксидирование в хромовых электролитах. Оксидные
пленки, получаемые из хромовых электролитов, бес-
цветны, стекловидны, имеют толщину в пределах 2—5 мкм,
практически не изменяют размеров деталей, сохраняют
блеск полированного алюминия и имеют малую пористость.
Вследствие своей твердости, плотности и эластичности
применяются для деталей, имеющих точные размеры.
При введении в электролит борной кислоты оксидная
пленка приобретает красивый серо-голубой цвет и сход-
ство с эмалированной поверхностью, вследствие чего
процесс получил наименование эматалирования.
Состав электролита, г/л
Хромовый ангидрид...................-.......... 30—35
Борная кислота.................................. 1—2
233
Режим эксплуатации
Рабочая температура, К ........................ 315—320
Выдержка, мин.................................. 55—60
Плотность тока, А/дм2.......................... 0,5—1
Напряжение при этом процессе в течение первых
30 мин повышают от 0 до 40 В и в последующие 30 мин
доводят его до 80 В. По ГОСТ 9.047—75 эматалирование
рекомендуется производить в электролите с более слож-
ным составом, г/л:
Хромовый ангидрид...............................6—8
Борная кислота............................ «... 8—10
Калий-титан щавелевокислый......................40—45
Щавелевая кислота ..............................1—2
Лимонная кислота..................................1—2
Процесс ведут при 325—335 К и анодной плотности
тока до 3 А/дм2 с постепенным повышением напряжения
от 0 до 120 В с выдержкой 30—40 мин.
Оксидирование в электролитах из органических соеди-
нений. Из этого типа электролитов можно рекомендовать
электролит с составом, г/л:
Щавелевая кислота .................................. 30
Сульфосалициловая кислота ......................... 100
Серная кислота ...................................... 3
Процесс ведут при температуре 285—305 К и анодной
плотности тока 2-—3 А/дм2. Скорость образования оксид-
ных пленок доходит до 1 мкм/мин. Необходимо механи-
ческое перемешивание электролита. Напряжение тока
возрастает во время роста толщины оксидной пленки
с 25—30 до 50—80 В. Продолжительность процесса 40—
120 мин. На силумине марки АЛ-2 пленка имеет темно-
серый цвет, на сплавах АМГ — золотисто-коричневый
и на дюралях типа Д1—зелено-голубой. Пленки обла-
дают высокой эластичностью, хорошей коррозионной стой-
костью и надежными электроизоляционными свойствами.
Для удаления забракованной оксидной пленки, полу-
ченной из указанных электролитов, без потери размеров
рекомендуется следующий состав раствора: ортофосфор-
ная кислота (плотностью 1,5 г/см3) — 35 мл/л; хромовый
ангидрид — 20 г/л.
234
Процесс ведут при температуре 365 —370 К с выдерж-
кой 10—20 мин.
Химическое оксидирование алюминия. В тех случаях,
когда оксидирование производят в целях защиты от кор-
розии или в качестве грунта под окраску, целесообразно
применять химическое оксидирование, более дешевое и не
требующее электрооборудования. Так, из числа не-
скольких составов для защитно-декоративного оксидиро-
вания рекомендуется следующий состав, г/л:
Ортофосфорная кислота...........................40—50
Кислый фтористый калий.......................... 3—5
Хромовый ангидрид .............................. 5—7
Процесс ведут при температуре 290 —300 К с выдерж-
кой в 5—7 мин. Этот раствор пригоден для оксидирования
алюминия и всех его сплавов. Полученная защитная
пленка имеет оксидно-фосфатный состав, толщину около
3 мкм, красивый салатно-зеленый цвет и обладает электро-
изоляционными свойствами, но не пориста и не окраши-
вается красителями. Корректировка раствора про-
водится главным образом фторидами. Способ весьма прост
в эксплуатации, не требует квалификации исполнителей и
в 2—3 раза экономичней электролитических.
Оксидирование меди, титана и их сплавов. Оксиди-
рование меди и ее сплавов применяется для защиты от
коррозии, для чернения и декоративной отделки в при-
боростроении, оптико-механической промышленности,
морском судостроении и прочих отраслях промышлен-
ности.
Анодный метод оксидирования медных или медненых
стальных деталей нашел наиболее широкое применение
на многих заводах вследствие своей простоты и высокой
экономичности. Перед оксидированием поверхность дета-
лей обезжиривают и декапируют по обычному процессу
подготовки меди к покрытию. Стальные детали меднят
с толщиной слоя не менее 3—5 мкм.
Для оксидирования применяют состав, г/л: сода кау-
стическая— 150—200; молибденовокислый аммоний —
10—15. Процесс ведут при температуре 355 —365 К в те-
чение 8—12 мин при анодной плотности тока 0,8—
1,5 А/дм2. Катодами служат стальные листы.
Оксидная пленка состоит из окиси меди, имеет тол-
щину 1,0—1,2 мкм, бархатисто-черный цвет, переходящий
235
в гладкий полублестящий после протирки веретенным
маслом.
Из химических методов на оптических и других заво-
дах получил применение метод оксидирования в щелочном
персульфатном растворе. Для оксидирования применяют
состав, г/л: сода каустическая —50—60; персульфат ка-
лия — 14-—16. Процесс ведут при температуре 335—
340 К с выдержкой в 5 мин.
Корпус ванны сваривают из листового железа в форме
цилиндрического котла с коническим дном и с пароводя-
ной рубашкой.
Характерной особенностью процесса является вне-
запное выделение пузырьков кислорода на поверхности
оксидируемых деталей, что указывает на окончание про-
цесса формирования пленки.
Полученная оксидная пленка состоит из окиси меди,
имеет глубокий черный цвет, блестящую поверхность
и толщину около 1 мкм, практически не влияющую на
размеры деталей.
Оксидирование латуни химическим способом получило
широкое применение благодаря простоте и экономичности
процесса и красивой, декоративной внешности оксидной
пленки.
Перед оксидированием детали обрабатывают в под-
кисленном растворе хромпика с выдержкой в 15—20 с.
Затем детали промывают в холодной проточной воде,
декапируют в 5 %-ном растворе серной кислоты, снова
промывают и оксидируют в растворе, для которого кон-
центрация компонентов может колебаться в широких
пределах: водный 25%-ный раствор аммиака от 100 мл/л
до 1 литра; медь углекислая (свежеосажденная) — 40—
200 г. Процесс ведут при температуре 290—310 К с вы-
держкой в 25—30 мин.
Оксидная пленка имеет черный цвет с синеватым отли-
вом при сохранении металлического блеска на полиро-
ванных поверхностях.
Для анодного оксидирования титановых сплавов де-
тали обезжиривают, протравливают в 20 %-ном растворе
азотной кислоты с добавкой фтористоводородной кислоты
или ее кислых солей в количестве 20—30 г/л. После
промывки в холодной воде детали оксидируют в щавелево-
кислом электролите с концентрацией щавелевой кислоты
50 г/л в течение 1 ч с напряжением до 100—120 В. При
236
этом оксидная пленка, в зависимости от марки сплава,
приобретает различные цвета. Полученная оксидная
пленка не обладает электроизоляционными свойствами
и применяется для повышения антифрикционных свойств
трущихся деталей и для крепежа. Резьбу крепежных
деталей дополнительно пропитывают коллоидно-графи-
товой смазкой.
Оксидирование магниевых сплавов. Этот процесс яв-
ляется обязательным для магниевых сплавов и приме-
няется для временной защиты при механической обра-
ботке, а также для постоянной защиты как самостоятель-
ное покрытие и в качестве грунтовки под окраску. При
временной защите детали обезжиривают растворителями,
а затем в щелочных растворах. После этого детали про-
травливают в растворе хромового ангидрида с концентра-
цией 200 г/л при комнатной температуре в течение 10 мин.
Для полуфабрикатов концентрацию хромового анги-
дрида снижают до 100 г/л, вводя добавку натриевой се-
литры или азотнокислого кальция в количестве 8—10 г/л.
Промытые детали пассивируют в растворе хромпика
с концентрацией его 50 г/л при температуре 360—400 К
в течение 10—15 мин, после чего промывают и сушат.
Для литья и катаного металла применяют составы,
проверенные многолетней работой предприятий и при-
веденные в табл. 126.
Таблица 126. Составы раствора и режимы
оксидирования литых и катаных магниевых сплавов
Состав и режим Сплав
ЛИТОЙ катаный
Двухромовокислый калий, г/л Азотная кислота (плотностью 1,4 г/см3), мл/л Хлористый аммоний, г/л Рабочая температура, К Выдержка, мин 40—50 70—80 0,7—1,2 345—355 1—2 25—30 10-15 0,7—1,0 345—355 4—5
При пользовании этим раствором имеет место некоторое
снижение размеров изделий, достигающее для литья 5 мкм.
При оксидировании для длительной эксплуатации
целесообразно также пользоваться экономичным хими-
237
ческим методом оксидирования в растворе, содержащем:
двухромовокислый калий —30 —50 г/л; квасцы алюмо-
калиевые — 8—12 г/л; уксусную кислоту (60%-ная) —
5—7 мл/л. Процесс ведут при температуре 290—305 К,
показатель pH = 3,5, выдержка 5—10 мин.
Оксидированные детали промывают в холодной воде
и пассивируют в растворе хромпика, как и при временной
защите.
Оксидная пленка имеет цвет от золотистого до черного
и изменяет размеры деталей в пределах 1 мкм. Коррозий-
ная стойкость ее и адгезионная способность удовлетвори-
тельны, а жаростойкость находится в пределах 425 К.
Из электролитических способов наиболее пригоден
способ оксидирования переменным током в следующем
электролите:
Состав электролита, г/л
Кислый фтористый аммоний.................. . 250—350
Двухромовокислый натрий....................... 60—80
Ортофосфорная кислота (85%-ная), мл/л......... 55—70
Режим эксплуатации
Рабочая температура, К........................ 345—355
Плотность тока, А/дм2 ....................... 5—6
Выдержка, мин................................. 30—40
Оксидирование производят в ванне из стали
12Х18Н9Т с напряжением на шинах 75—85 В.
Оксидная пленка имеет темно-зеленый цвет, толщину
до 40 мкм и жаростойкость до 825 К. Она обладает высокой
адгезией с лакокрасочными покрытиями и отличной кор-
розионной стойкостью.
Удаление старых или забракованных оксидных пленок
производят, погружая детали в горячий и крепкий раствор
каустической соды, после чего детали оксидир уют
вновь.
Местное оксидирование. Для покрытия отдельных,
незаоксидированных участков, повреждений оксидной
пленки и прочих мелких дефектов применяюг местное
оксидирование. Для этой цели покрываемый участок
обезжиривают путем протирания тканью, смоченной
авиационным бензином, после чего ватным тампоном на-
носят оксидирующий раствор.
238
Состав раствора, г
Хромовый ангидрид.................................. 45
Окись магния.................................. 8—9
Серная кислота (плотностью 1,84 г/см3) ..... 0,1—1
Вода, л............................................ 1
Нанесение раствора проводят путем натирания участка
в течение 40—50 с, после чего следует протирка влажной
ватой, затем сухой тканью и сушка сжатым воздухом.
Одного литра раствора достаточно для местного окси-
дирования поверхностей с общей площадью 2—2,5 м2.
Полученная оксидная пленка обладает удовлетворитель-
ными защитными и адгезионными свойствами.
Для деталей, смачиваемых различными смазочными
маслами, применяют другой состав раствора для местного
оксидирования, г/л: селенистая кислота — 20—25; дву-
хромовокислый натрий — 10—12.
Нанесение этого раствора производится так же, как
описано выше. Оксидная пленка обладает высокими за-
щитными свойствами и имеет яркий красный цвет.
48. ФОСФАТИРОВАНИЕ
Фосфатирование является одним
из самых простых, экономичных и надежных способов
массовой защиты от коррозии для деталей из черных
металлов, главным образом для углеродистых и низко-
легированных марок стали и для чугуна. Высоколегиро-
ванные стали, особенно хромовольфрамовые, хромо-
ванадиевые и стали, легированные медью, фосфатируются
с трудом и образуют пленку низкого качества. Нержаве-
ющие стали совсем не поддаются фосфатированию.
Фосфатирование следует рассматривать как химиче-
ский процесс образования фосфорнокислых солей железа
и марганца на поверхности черных металлов. Наилуч-
шая по качеству фосфатная пленка образуется при воз-
действии препарата «Мажеф», который выпускается
(ОСТ 6-25-14—75) в виде серой массы с характерным
кислым запахом и поставляется в деревянных ящиках или
бочках. Этот препарат получил название по начальным
буквам его составных частей — марганца, железа и фос-
форной кислоты. Соответственно составу этого препарата
и фосфатная пленка на черных металлах состоит из солей
239
этих металлов, имеет темно-серый цвет и пористую, мелко-
кристаллическую структуру.
Толщина фосфатной пленки колеблется от 7—8 до 40—
50 мкм и зависит от вида механической обработки, способа
подготовки поверхности к покрытию, а также от состава
раствора и режима фосфатирования.
Прочность сцепления фосфатной пленки со сталью
весьма велика. Однако, при перегибании фосфатирован-
ного листа железа на 180° фосфатная пленка дает трещины
и осыпается в точках изгиба, но не отслаивается и не
допускает дальнейшего проникновения коррозии под
пленку.
Пластинчатые кристаллы нерастворимых фосфатов
создают высокоразвитую микропористую структуру
фосфатной пленки. Поэтому фосфатная пленка хорошо
впитывает в себя и прочно удерживает различные лаки,
краски и смазки. Пленка обладает высокими электроизо-
ляционными свойствами. Ее пробивное напряжение до-
стигает 1000 В и может быть еще более повышено путем
ее пропитывания специальными изоляционными лаками.
Магнитная проницаемость электротехнических марок
стали полностью сохраняется при фосфатировании. Не
изменяет фосфатирование и механических свойств стали.
Твердость и износостойкость фосфатной пленки невелики.
Жаростойкость и электроизоляционные свойства ее
сохраняются до 825—875 К.
Пленка не смачивается расплавленными металлами.
Основным ценным свойством фосфатной пленки является
ее высокая коррозионная устойчивость во всех видах
горючих, смазочных и органических маслах, в бензоле,
толуоле и во всех газах, кроме сероводорода. В очень
агрессивных средах, например, в щелочах, кислотах,
аммиаке, в пресной и морской воде и в водяном паре
фосфатная пленка нестойка. Однако, ее коррозионная
стойкость легко может быть повышена во много раз после
пропитывания ее смазочными маслами или лаками. По-
этому фосфатная пленка является наилучшим грунтом
под окраску, и в автомобильной промышленности сталь-
ные корпуса легковых машин после штамповки фосфа-
тируют кругом, и по фосфатному грунту окрашивают
эмалями.
Неспособность фосфатных пленок смачиваться распла-
вленными металлами используется при заливке втулок
240
и подшипников баббитом, при пайке и покрытии свинцово-
оловянными сплавами и в других случаях местной защиты
при работе с низкоплавкими металлами.
Важным свойством фосфатных пленок, особенно после
пропитки их смазочными маслами, является существенное
снижение трения при операциях холодного волочения,
прокатке и глубокой вытяжке листовой стали. При вве-
дении этой операции снижается и потребная мощность
оборудования и улучшается качество обработки. Фосфа-
тирование в целях защиты от коррозии применяется
и для цветных металлов — алюминия, цинка, магния
и других металлов и гальванических покрытий, но основ-
ной областью применения является обработка черных
металлов.
Подготовка поверхности к фосфатированию сущест-
венно сказывается на качестве фосфатной пленки. Так,
например, детали, имеющие чистовую механическую об-
работку кругом, фосфатируются с образованием тонкой,
мелкокристаллической пленки толщиной около 6—
10 мкм. Такие же результаты дает подготовка поверхности
посредством очистки металлическим песком, гидропеско-
чистки и сухой галтовки с песком.
Травление приводит к образованию рыхлой, крупно-
кристаллической пленки толщиной до 40—50 мкм. Поэтому
детали после травления промывают в 3—5%-ном растворе
кальцинированной соды, затем промывают в воде и фосфа-
тируют.
Для предохранения отдельных участков от фосфатиро-
вания их изоляцию производят резиновым клеем или
хлорвиниловыми лаками.
Приспособления для завешивания деталей при фосфа-
тировании изготовляют из углеродистой стали. Мелкие
крепежные детали фосфатируют в железных сетчатых
корзинах, достаточно глубоких для удобства перетряхи-
вания деталей и устранения непокрытых участков. При
наличии большой программы мелкие детали загружают
в стальные перфорированные барабаны и фосфатируют
в ваннах при вращении, как это делается при гальвани-
ческих покрытиях.
Фосфатирование с препаратом «Мажеф». Этот спо-
соб является наиболее распространенным, так как прост
по составу, а получаемая фосфатная пленка при этом
наиболее доброкачественна. Общепринятая концентрация
9 Ямпольский А. М. и др. 241
препарата «Мажеф» при фосфатировании равна 27—32 г/л.
Растворение «Мажефа» сопровождается частичным его раз-
ложением с образованием нерастворимых соединений,
осаждающихся на дне ванны. Полностью удалять этот
осадок со дна ванны нельзя, так как он участвует в
образовании фосфатной пленки.
При фосфатировании без добавок процесс ведут при
рабочей температуре 370—372 К. Для получения заданной
температуры раствор доводят до кипения, после чего вы-
ключают нагревание и, дав осесть взмученному осадку,
загружают деталь. Для поддержания температуры подо-
гревание раствора ведут непрерывно, не давая раствору
вскипеть, так как взмученный осадок, поднимаясь со дна,
осаждается на поверхности деталей, придавая им грязе-
вый серый вид и ухудшая качество фосфатной пленки.
Реакция препарата «Мажеф» с поверхностью деталей
сопровождается бурным выделением водорода, которое
постепенно снижается и заканчивается полностью, когда
вся поверхность деталей покроется без просветов нерас-
творимой пленкой. Для полной уверенности в окончании
процесса детали выдерживают в ванне еще 5—10 мин,
после чего выгружают, промывают и сушат.
Выдержка при фосфатировании зависит от назначения
фосфатной пленки. Так, при фосфатировании в целях
защиты от коррозии выдержка зависит от марки стали
и колеблется в пределах 1—2 ч. Для электроизоляцион-
ного покрытия обычно достаточно 30—40 мин,а для пред-
охранения от затекания расплавленного металла доста-
точно 20—30 мин. В последних случаях выгрузку деталей
проводят до окончания реакции.
Корпус ванны фосфатирования сваривают из листо-
вого железа без футеровки внутри. При подогревании
паром ванну снаружи футеруют теплоизоляционной мас-
сой, или обшивают деревом. В этом случае глухой паровой
змеевик делают съемным и располагают его по задней
стенке ванны, но ни в коем случае не по дну.
Наиболее пригодным металлом для змеевиков яв-
ляется фосфористая бронза, латунь, никелированные или
хромированные стальные трубы. Возможно также покры-
тие стальных змеевиков фторопластом ЗМ и 4Д.
Все указанные требования связаны с тем, что через
несколько дней паровые змеевики, даже при их располо-
жении вертикально вдоль задней стенки ванн, покры-
ваются твердой коркой нерастворимых фосфатов. Эта
корка непрерывно увеличивается и в конце концов на-
столько затрудняет Теплопередачу, что процесс нагрева-
ния до рабочей температуры удлиняется до нескольких
часов, а затем достижение рабочей температуры стано-
вится невозможным. Именно поэтому корректировщик
фосфатных ванн должен внимательно следить за длитель-
ностью нагревания и своевременно останавливать ванны
для текущего ремонта. Для этого необходимо удалить
из ванны съемный змеевик, обрубить зубилом и молотком
корку фосфатов, отбить эту корку со стенок и со дна ванны,
после чего вновь смонтировать и зарядить ванну.
Зарядка ванны препаратом «Мажеф» проста и состоит
в отвешивании препарата из расчета 30 г/л и в засыпке
его в кипящую воду ванны при механическом перемешива-
нии, или барботировании сжатым воздухом. Затем рас-
твор доливают водой до рабочего уровня, снова перемеши-
вают, дают отстояться и отбирают пробу для экспресс-
анализа кислотности раствора. Для правильной эксплуата-
ции ванны и получения доброкачественной фосфатной
пленки необходимо, чтобы фосфатный раствор после за-
рядки или корректировки имел требуемую рабочую кис-
лотность. Этот показатель складывается из двух величин:
общей и свободной кислотностей, причем рабочее соотно-
шение общей кислотности к свободной должно быть рав-
ным 7—8. Экспресс-анализ весьма прост и его проводит
рабочий-корректировщик на монтажном верстаке не-
посредственно у ванны и только в тех случаях, когда
наблюдаются какие-то отклонения от нормального про-
цесса фосфатирования (растравливание, образование чер-
ного мажущего налета, длительное увеличение времени
для получения фосфатной пленки и др.). Обычно препарат
«Мажеф» состоит из смеси солей, обеспечивающих правиль-
ное соотношение кислотностей. Тем не менее, 'рабочий-
корректировщик должен уметь найти причину неполадок
в работе ванны.
После очистки, зарядки и корректировки раствора
процесс фосфатирования не встречает затруднений.
Переходя снова к описанию эксплуатационных особен-
ностей процесса, следует отметить, что нагрев паром
весьма затруднителен. Более удобен электрический нагрев
ванн. Для этой цели наружный стальной кожух ванны
футеруют внутри огнеупорным кирпичом, располагая
9* 243
нагревательные элементы вдоль стенок ванны, а рабочий
корпус ванны делают съемным для удобства ремонта.
Удаление водорода и паров воды из ванны проводят по-
средством бортовых вентиляционных отсосов, а верх
ванны после загрузки деталей закрывают крышкой.
Для массового фосфатирования крепежных и мелких
деталей используют ванны с вращающимися барабанами,
как это применяется при гальванических процессах.
Барабан изготовляют шестигранного сечения из листо-
вого железа с задвижной дверцей для загрузки и выгрузки
деталей и с шестерней для вращения, закрепленной по оси
на одном из торцев. Диаметр барабана обычно принимают
равным 500—600 мм при длине 600—800 мм. Частота вра-
щения не выше 15—25 об/ч через редуктор или посред-
ством пневматического устройства. Загрузка барабана
составляет 40—50 кг деталей. Выдержка та же, что и для
деталей в стационарных ваннах.
Удельный расход препарата «Мажеф» составляет 120—
140 г/м2 фосфатируемой поверхности.
При фосфатировании деталей с большой поверхностью
корректировку раствора проводят после выгрузки каждой
партии деталей. При накоплении на дне ванны большого
количества осадка, мешающего нормальной эксплуатации
ванны, раствор .сливают, осадок вычищают из ванны и
проводят зарядку ванны вновь.
Фосфатная пленка имеет темно-серый цвет, темнеющий
после промасливания. При фосфатировании в барабанах
пленка гораздо светлее, но также темнеет при протирке
деталей веретенным или авиационным маслом. Наличие
фосфатной пленки на деталях проще всего определяется
путем проведения ногтем. При этом образуется ясно види-
мая белая черта. Но часто пользоваться этим способом
контроля не следует, так как белая черта получается от
стачивания ногтя. Основные неполадки при фосфатирова-
нии приведены в табл. 127.
Забракованные фосфатные покрытия стравливают
в 10—15%-ном растворе серной кислоты, после чего
повторяют процесс фосфатирования вновь. Такая опера-
ция лишь улучшает качество защиты.
Введение различных добавок в фосфатный раствор
ускоряет процесс образования фосфатной пленки и поз-
воляет вести его при более низких температурах. Во мно-
гих случаях препарат «Мажеф» полностью заменяют
244
Таблица /А. Основные неполадки
при фосфатировании и способы их устранения
Характеристики неполадок Причина неполадок Способ устранения
Фосфатная пленка очень тонка; при по- гружении деталей в воду сквозь нее про- свечивает металл Недодержка по вре- мени при фосфатиро- вании Стравить пленку и повторить процесс с нужной выдержкой
Кру пи окристал- личность и слабая коррозийная, стой- кость фосфатной пленки Подготовка произ- ведена путем травле- ния Заменить травление зачисткой или после травления промыть в содовом растворе
После высыхания пленка имеет гряз- ный налет солей Фосфатирование вели со взмученным осадком препарата «Мажеф» Детали не должны касаться дна ванны, а процесс нельзя ве- сти в кипящем рас- творе
В отверстиях и вну- тренних полостях фосфатная пленка от- сутствует Образование воз- душных или водород- ных «мешков» Изменить располо- жение деталей на под- весках и применить встряхивание
Заметная разница . оттенков и структу- ры фосфатной пленки на различных участ- ках деталей Различная терми- ческая или механи- ческая обработка от- дельных участков Причина обусловле- на технологией изго- товления и не являет- ся браковочным при- знаком
кислыми фосфорнокислыми солями натрия, цинка,
марганца и даже фосфорной кислотой.
В качестве окислителей обычно применяют нитрит
натрия, селитру и другие соли азотной кислоты. Сокра-
щение времени процесса и снижение его рабочей темпе-
ратуры позволяют еще более удешевить этот массовый,
экономичный и надежный способ защиты от коррозии.
Фосфатные пленки, полученные из этих растворов, во
многих случаях характеризуются малой толщиной и по-
ниженной стойкостью в коррозионных средах. В связи
с этим в области защиты от коррозии они используются
в качестве грунта при последующей лакировке и окраске.
245
Так, например, в соответствии с ГОСТ 9.047—75 раз-
работаны готовые фосфатирующие концентраты, име-
ющие сложный состав и предназначенные для улучшения
механической приработки стальных деталей. Характе-
ристика их приведена в табл. 128.
Таблица 128. Характеристика фосфатирующих концентратов
Наиме- нова- ние кон- цен- трата Номер ГОСТа или ТУ Назначение покрытия Концент- рация, г/л Рабочая темпера- тура, К Выдер- жка, мин
КФЭ-1 ТУ 6-08-198—71 Перед холод- ной деформа- цией 35—45 363—368 8—10
КФЭ-3 ТУ 6-08-211—71 То же 35—45 330—340 12—15
КПФ-1 ТУ 6-09-3503—74 Для предот- вращения зади- ров 100—110 362—370 5—10
Кроме указанных препаратов ГОСТ 9.047—75 пред-
усматривает фосфатирование по ускоренным режимам
в составах, указанных в табл. 129.
Фосфатирование цветных металлов и их сплавов.
Фосфатирование алюминия и его сплавов широко исполь-
зуется в качестве грунтовки под окраску и может произ-
водиться как химически, так и электролитическим путем.
Алюминиевые детали после обычной подготовки к покры-
тию, т. е. после щелочного травления и осветления в азот-
ной кислоте, фосфатируют.
Состав, г/л
Ортофосфорная кислота.......................... 10—15
Азотнокислый цинк.............................. 18—22
Борфтористоводородный цинк ................... 10—15
Режим обработки
Рабочая температура, К......................... 350—360
Выдержка, мин.................................. 0,5—4
Изменение выдержки зависит от степени истощенности
раствора. Фосфатированные детали промывают в холодной
проточной воде, пассивируют в 3—5%-ном растворе хро-
мовой кислоты, подогретом до температуры 343—353 К
и сушат.
246
217
Таблица 129. Фосфатирующие растворы с ускоренным режимом
Покрываемый металл Назначение покрытия Компоненты, г/л Рабочая темпе- ратура, К Выдерж- ка, мин
Цинк азотно- кислый Моно- фосфат цннка Барий азотно- кислый Кислота ортофос- форная Натрий азоти стокис- лый
Стали углеро- дистые низко- и среднелегирован- ные Защита от корро- зии деталей 1 и 2-го классов точности пружин 10—20 8—12 30—40 — — 348—358 3—10
То же Защита всех дета- лей, в том числе тонкостенных и пру- жин 42—58 28—36 — 9,5— 13,5 — 358—368 10—25
То же,, а так- же покрытия цинком и кад- мием Защита деталей, кроме тонкостенных, пружин 1 и 2-го классов точности 80—100 60—70 0,2—1,0 288—303 15—25
Для фосфатирования меди применяется с хорошими
результатами следующий простой состав раствора, г/л:
Препарат «Мажеф» . . 1.......................... 60
Азотнокислый цинк ............................... 60
Нитрит натрия..................................... 3
Режим обработки
Рабочая температура. К............................ 340
Кислотность:
общая ........................................... 78 точек
свободная ............................... 3 точки
Выдержка, мин....................................... 5
Раствор имеет одноразовое действие и эксплуатация
его возможна только в свежеприготовленном растворе.
Полученная фосфатная пленка бесцветна, имеет малую
толщину, обладает электроизоляционными свойствами (ее
пробивное напряжение достигает 30 В) и может служить
грунтом для последующего нанесения лаков.
Фосфатирование магниевых сплавов проводят с пред-
варительной подготовкой их поверхности.
Состав, г/л
Препарат «Мажеф».............................. 27—32
Фтористый натрий.............................. 0,2—0,3
Режим обработки
Рабочая температура, К........................ 370—372
Выдержка, мин................................. 30—40
После каждой загрузки ванну корректируют препара-
том «Мажеф». Фосфатная пленка придает матовость по-
верхности деталей и, благодаря малой толщине, практи-
чески не сказывается на изменении их размеров.
Коррозионная стойкость пленки ниже, чем полученной
оксидированием.
Фосфатирование с наложением электрического тока.
Фосфатирование с использованием переменного тока полу-
чило применение в автопромышленности для получения
грунта под окраску. Для этой цели рекомендуется следую-
щий состав, г/л:
Ортофосфорная кислота .............................. 22
Окись цинка .......................................... 9
Тринатрийфосфат...................................... 25
Фосфатирование ведется при температуре 340—345 К,
плотности тока 2—3 А/дм2, выдержке 15—20 мин.
248
Для питания ванны применяют трехфазный перемен-
ный ток, снижаемый трансформатором до рабочего напря-
жения 15—20 В на шинах ванн. Детали завешивают на
три шины без применения специальных электродов так,
чтобы они не соприкасались между собой и со стенками
ванны.
Для фосфатирования с использованием постоянного
тока применяют раствор следующего состава, г/л:
Препарат «Мажеф»............................... 60—80
Азотнокислый цинк.............................. 50—100
Окись цинка.................................... 3—10
Фтористый натрий............................... 2—10
Фосфатирование ведется при температуре 295—300 К,
плотности тока DK =(0,3-=-0,5) А/дм2, выдержке 10—15мии.
( Детали завешивают в качестве катодов. Анодами слу-
жат пластины цинка. Напряжение на шинах ванны 10—
15 В.
Г лава 15.
НОРМИРОВАНИЕ
РАСХОДА МАТЕРИАЛОВ
В производстве гальванических по-
крытий и печатных плат расходуются разнообразные мате-
риалы и преимущественно химические материалы и ме-
таллические аноды.
Расход материалов зависит от площади обрабатыва-
емой. поверхности и состава применяемых растворов и
электролитов. Приведенные ниже значения удельных норм
материалов, т. е. нормы, отнесенные к единице поверх-
ности, составлены с учетом растворов, представленных
в настоящем справочнике.
При определении поверхности, подлежащей покрытию,
следует учитывать неравномерность распределения по-
крытия и даже его отсутствие на внутренних поверхностях
деталей. По этой причине при расчете норм расхода ано-
249
дов и хромового ангидрида принимается во внимание не
полная поверхность детали, а только часть ее, учитыва-
емая в виде коэффициента /< в табл. 130.
Таблица 130. Значения поправочного коэффициента,
учитывающего характер поверхности деталей
Форма деталей к
| Детали простой формы ! Сложнорельефные штампованные детали | Детали, полученные глубокой вытяжкой, с отноше- 1 нием длины к диаметру более 4 : 1 Детали с глубокими пазами и трубчатые детали 1 0,9 0,7 0,6
Следует также учитывать, что если поверхность дета-
лей имеет грубую обработку, например, пескоструйную,
расход анодного металла увеличивается за счет неровности
микрорельефа поверхности, и в этом случае поверхность,
подлежащую покрытию, необходимо увеличить по срав-
нению с расчетной геометрической в 1,2—1,4 раза.
49. РАСХОД АНОДОВ
Расчет норм расхода анодного ме-
талла производится по формуле
„_l,05S6d
п ~~ 1000 ’
где Н — расход анодного металла, кг; S — поверхность
покрытия, м2; б —толщина покрытия, мкм; d — плотность
металла покрытия, г/см3.
Коэффициент 1,05 учитывает потери металла на шлам,
сверления отверстий для контактных крючков и т. п.
Удельные нормы расхода растворимых анодов пред-
ставлены в табл. 131.
Таблица 131. Удельные нормы расхода анодов
прн толщине покрытия 1 мкм
Материал анодов Удельная норма, г/м* । Материал анодов Удельная норма, г/м2
Кадмий Медь Никель 9,2 9,5 9,4 Олово Свинец Цинк 7,7 12,0 7,6
250
Удельные нормы расхода нерастворимых анодов, на-
пример свинцовых анодов при хромировании, устанавли-
вают с учетом местных условий работы.
БО. РАСХОД ХИМИКАТОВ
Для гальванических процессов рас-
ход компонентов электролитов обусловливается уносом
растворов поверхностью деталей и подвесок при выгрузке
их из ванн, уносом в вентиляционные системы, а также не-
избежными потерями при фильтрации, чистке ванн и при-
готовлении растворов. Потери растворов при электро-
литических процессах представлены в табл. 132. Расчет
Таблица 132. Потери растворов N при электролитических
процессах
Процесс А!,
При отсутствии ванн-улавливателей При наличии ванн- улавливателей
А Б В А Б в
Осаждение покрытий в кислых электролитах 0,2 0,22 0,3 о,1 0,12 0,15
Осаждение покрытий в щелочных электролитах 0,25 0,25 0,35 0,12 0,15 0,18
Хромирование — -— — 0,2 0,3 0,4
Серебрение и золочение на подвесках — — 0,04 0,045 0,045
Покрытие в колоколах и барабанах в кислых электролитах 0,3 0,4 0,5 0,15 0,2 0,2
Покрытие в колоколах и барабанах в щелочных электролитах 0,35 0,45 0,55 0,2 0,25 0,25
Анодирование 0,3 0,3 0,4 — — —
Примечание: А — детали простой формы; Б ” детали
средней сложности; В — сложнопрофилированные детали.
норм расхода химикатов, входящих в состав электролитов,
производят по формуле
SNC
10е ’
251
где N — значение потерь растворов при электролитиче-
ских процессах (см. табл. 132); С — концентрация компо-
нента, г/л.
При расчете норм расхода хромового ангидрида следует
к потерям электролита на унос в промывные воды и вен-
тиляцию добавить расход на выделение хрома.
Суммарный расход хромового ангидрида Яхр, кг,
рассчитывают по формуле
„ 15,2Sd SNC
пхР— Юз + 10в ,
где 15,2 — коэффициент, учитывающий пересчет металла
на хромовый ангидрид.
Некоторые химикаты, например цианиды, в процессе
электролиза разлагаются, поэтому при расчете норм рас-
хода прибавляется значение из табл. 133.
Таблица 133. Нормы расхода химикатов иа разложение
для 1 м2 поверхности при толщине 1 мкм
Материалы Вид оборудования Температура электролита, К Потери на разложение, г
Цианиды Ванна Колокол Барабан 300 До 320 До 320 2,0—2,7 2,7—3,0 3,0—3,7
Глицерин и сернистый на- трий (цинкование) Блескообразующие до- бавки Ванна 300 300 0,4—0,5 0,1—0,5
В табл. 134 приведены удельные нормы расхода мате-
риалов, применяемых при операциях химической обра-
ботки деталей (обезжиривания, травления и т. п.),
а в табл. 135 даны удельные нормы расхода материалов,
применяемых при механической подготовке поверхности,
включающие абразивные материалы и эластичные
круги.
В табл. 136 приведены удельные нормы расхода не-
которых материалов, используемых при изготовлении
печатных плат по операциям травления и химической
252
Таблица 134. Удельные нормы расхода материалов
при химических операциях
г Операция Наименование материалов Удельная норма расхода, г/м2
Обезжиривание в ор- ганических растворите- лях Трихлорэтилен Бензин, уайт-спирит 35—50 60—100
Электрохимическое обезжиривание стали Едкий натр Кальцинированная сода Т ринатрийфосфат Жидкое стекло 7—10 10—12 16—20 1,6—2,0
Химическое обезжи- ривание Едкий натр Тринатрийфосфат Жидкое стекло 30—35 20—30 3—6
Травление стали Соляная кислота • Ингибиторы или Серная кислота Ингибиторы 90—150 1,2—3,0 60—80 1,5—3,0
Травление медн и ее сплавов Азотная кислота (плот- ность 1,4 г/см3) Серная кислота (плотность 1,8 г/см3) Хлористый натрий 700—1400 700—1800 6—8
Травление алюминия Едкий натр 45-75
Декапирование Серная кислота или Соляная кислота 10
Осветление Азотная кислота 3—9
Пассивирование цинка Двухромовокислый натрий Серная кислота 25—50 1—5
Пассивирование кад- мия Двухромовокислый натрий Сернокислый натрий Азотная кислота 9—15 6—12 6—12
Фосфатирование Препарат «Мажеф» Азотнокислый цинк 90—170 90—180
Оксидирование стали Едкий натр Азотнокислый натрий Азотистнокислый натрий 350—400 70—85 140—170
253
Таблица 135. Удельные нормы расхода материалов
при шлифовании и полировании
Операция Обрабатываемый материал Материалы и инструмент Расход
Шлифова- ние Углеродистые стали Круги войлочные Абразивные мате- риалы Секции хлопчато- бумажные Паста шлифоваль- ная 0,015 шт. 400 г 0,04 шт. 150 г
Медь и ее сплавы, алюми- ниевые и цинко- вые сплавы Круги войлочные Абразивные мате- риалы Секции хлопчато- бумажные Паста шлифоваль- ная 0,015 шт. 300 г 0,04 шт. 100 г
Полирова- ние Углеродистые стали Секции хлопчато- бумажные или Бязь суровая Паста полировоч- ная 0,04 шт. 0,80 м 150 г
Медь и ее сплавы Секции хлопчато- бумажные ИЛИ Бязь суровая Паста полировоч- ная 0,03 шт. 0,75 м 100 г
Алюминиевые сплавы Секции хлопчато- бумажные или Бязь суровая Паста полировоч- ная 0,03 шт. 0,75 м 120 г
Медные и ни- келевые покры- тия Секции хлопчато- бумажные или Бязь суровая Паста полировоч- ная 0,03 шт. 0,75 м 70 г
254
Таблица 136. Уделыяие нормы расхода
материалов при изготовлении печатных плат
Операция Наименование материала Удельная норма расхода< г/м2
Нанесение защитного ри- сунка схемы Пленочный фоторезист СПФ-2, мг/м Краска гальваностойкая CT3-13 Метилхлороформ Сода кальцинированная 1,2 60 2000 60
Удаление защитного ри- сунка Метилен хлористый Едкий натр 4000 30
Травление меди в кислых растворах Хлористый аммоний Соляная кислота Перекись водорода 100 2400 770
Травление меди в аммиач- ном растворе Хлорная медь Хлористый аммоний Углекислый аммоний Аммиак водный (20% -Ный) 400 40 2000
Травление диэлектрика в производстве МПП Серная кислота Плавиковая кислота у 1840 360
Травление адгезионного .слоя в аддитивной техноло- гии Хромовый ангидрид Серная кислота 1600 80
Активация Хлористый палладий Хлористое олово Соляная кислота Хлористый калий 0,17 20 20 35
Меднение химическое в тартратном растворе Медь сернокислая Калий-натрий виннокис- лый Едкий натр Сода кальцинированная Хлористый никель Тиосульфат натрия Формалин (40%-ный) 40 40 50 2 2 0,005 25
255
Продолжение табл. 136
Операция Наименование материала Удельная норма расхода, г/м2
Меднение химическое в Медь сернокислая 60
трилонатном растворе Трилон Б Едкий натр Этилендиамин (10%-ный) Диэтилдитиокарбонат Железистосинеродистый калий Формалин (40%-ный) 70 70 8 0,5 1,0 50
Осветление сплава Тиомочевина 80
ГТОС-60 после травления Соляная кислота Продукт ОС-20 80 2
металлизации. Нормы расхода материалов при гальвани-
ческой металлизации принимаются по табл. 136, при этом
следует учитывать поверхность, подвергаемую покры-
тию, которая обычно составляет до 50% поверхности
заготовки.
Глава 16. ОХРАНА ТРУДА
И ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ
Гальванические цехи и цехи произ-
водства печатных плат характеризуются применением
многочисленных веществ, которые при вдыхании или по-
падании на участки кожи причиняют отравления, ожоги
и различные травмы у работающих. Наличие большого
числа промывочных ванн создает в помещениях повышен-
ную влажность.
Применение электрических приборов и средств
механизации облегчает труд рабочего и повышает
-256.
Таблица 137. Предельно допустимые концентрации
некоторых веществ в воздухе рабочей зоны
производственных помещений
г Наименование вещества ПДК, мг/м3 Наименование вещества ПДК, мг/м3
Газы и пары: Аммиак Ацетон Бензин Бензол Бутиловый спирт Керосин Ксилол Окислы азота Пыль: стеклянного волокна искусственных аб- разивов пресс-порошка бакелитовая Окись углерода 20 200 300 20 10 300 50 5 3 5 6 8 20 Серная кислота Скипидар Толуол Уайт-спирит Фенол Метил хлороформ Хлористый метилен Трихлорэтилен Кислота плавиковая Формалин Кислота соляная Цианистый водород Окись алюминия Окись цинка Хромовый ангидрид Свинец и его соедине- ния 1 300 50 300 5 20 50 10 1 0,5 5 0,3 2 5 0,1 0,01
производительность, но при небрежном обращении с ними
может вызвать травмы.
В табл. 137 приведены предельно допустимые кон-
центрации (ПДК) ряда веществ, применяемых в произ-
водстве печатных плат и гальванопокрытий.
Удаление из помещения цеха вредных газов, паров
веществ и пыли должно производиться с помощью хорошо
отрегулированной системы приточно-вытяжной венти-
ляции.
Б1. ОБЩИЕ ПРАВИЛА
ПО ОХРАНЕ ТРУДА
И ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ
Работающие в цехах обязаны вы-
полнять правила техники безопасности, промсанитарии
и противопожарной охраны.
К работе допускаются только лица, прошедшие ин-
структаж по технике безопасности и противопожарной
охране. Спецодежда должна храниться в отведенных для
этой цели шкафчиках отдельно от верхней одежды рабо-
257
чего. Принятие пищи и курение в рабочих помещениях
строго воспрещается.
При несчастных случаях — отравлении, ожоге, ране-
нии — работающий должен немедленно заявить об этом
мастеру или начальнику цеха и обратиться за помощью
в медпункт.
Полы производственных помещений не должны впиты-
вать растворов электролитов и других химических веществ
и быть кислотно-щелочестойкими на участках, где при-
меняются агрессивные жидкости. Для обеспечения
стоков жидкости полы должны иметь уклон 0,005°.
Химические материалы должны храниться в плотно
или герметично закрытой таре, которая должна быть снаб-
жена этикеткой с точным названием веществ. Бутыли с кис-
лотами и щелочами должны находиться в исправных
корзинах или обрешетках, устланных стружкой, пропи-
танной раствором хлористого кальция или хлористого
магния.
В помещениях, где имеется опасность химических
ожогов, должны быть оборудованы гидранты и фонтан-
чики для обмывания кожи и промывки глаз. Здесь же
должны находиться средства для нейтрализации кислот
(известь, мел, сода).
Вскрытие металлической тары (барабанов), запол-
ненных едким натром, хромовым ангидридом и т. п.,
должно производиться с помощью специального ножа или
механизированно на специальном устройстве сприменением
индивидуальных средств защиты.
Оборудование, при работе которого образуются произ-
водственные отходы, должно быть оснащено приемниками,
обеспечивающими легкое удаление отходов. Слив от-
ходов органических растворителей должен произво-
диться в специальные емкости, обеспечивающие взрыво-
и пожароопасное хранение. Слив отходов в канализацию
строго запрещается. Отходы должны систематически вы-
возиться для уничтожения, утилизации или обезврежи-
вания.
Все виды оборудования должны быть аттестованы на
предмет удовлетворения требованиям безопасной работы.
При работах с легковоспламеняющимися и горючими
веществами должны быть приняты меры для исключе-
ния возможности образования электростатического за-
ряда.
258
52. УСЛОВИЯ БЕЗОПАСНОЙ РАБОТЫ
На подготовительных операциях.
При полировании войлочные и матерчатые круги должны
ограждаться защитными кожухами, выполняющими
одновременно функции вытяжной вентиляции.
Шлифование и полирование мелких деталей должно
производиться с помощью оправок, а средних и круп-
ных — в хлопчатобумажных рукавицах.
Обезжиривание деталей в горючих растворах (ЛВЖ)
можно производить только при включенной вентиляции,
которая должна быть выполнена во взрывобезопасном
исполнении. Учитывая, что плотность паров ЛВЖ больше,
чем у воздуха, заборные отверстия общеобменной вен-
тиляции следует устраивать внизу, у пола, а приточный
воздух подавать в верхнюю зону в объеме 90% от вы-
тяжки.
Хранение растворителей в помещении для промывки
допускается в пределах суточного потребления в гермети-
чески закрытой таре.
Промывка с применением растворителей в виде хлори-
рованных углеводородов должна производиться только
в специальных установках, исключающих контакт рабо-
чего с парами растворителей.
При чистке или ремонте аппаратуры, содержавшей
хлорированные углеводороды, нужно одевать противо-
газ с коричневой коробкой марки А.
Приготовление травильных растворов необходимо
производить при включенной вентиляции, защищая глаза
от случайного попадания капель кислот стеклянными
очками. В процессе приготовления травильных растворов
кислоту вводят в холодную воду (а не наоборот) неболь-
шими порциями при перемешивании.
При составлении смеси кислот в воду добавляют сна-
чала соляную, затем азотную и в последнюю очередь
серную кислоты.
Случайно пролитую на пол или на оборудование кис-
лоту следует сразу же смыть холодной водой, а затем
остатки ее нейтрализовать кальцинированной содой. Про-
литую щелочь достаточно смыть водой.
На ваннах электрохимического обезжиривания во
время работы накапливается пена, в составе которой водо-
род и кислород образуют горючую смесь. Во избежание
259
ее взрыва от искр, образующихся при загрузке или вы-
грузке деталей, пену следует периодически снимать чер-
паком или сгонять струями раствора в сливной карман.
На гальванических ваннах. При никелировании,
а также фильтрации кислых электролитов необходимо
пользоваться резиновыми перчатками во избежание по-
вреждения кожи рук.
Аноды и штанги перед чисткой металлическими щет-
ками нужно смочить водой, так как при чистке выделяются
ядовитые соединения меди, никеля и других металлов.
При хромировании и электрополировании загрузку
и выгрузку деталей производить только в резиновых пер-
чатках. При малейших повреждениях кожи рук работа
воспрещается. Работать разрешается только при включен-
ной вытяжной вентиляции.
„ Дробление хромового ангидрида и его засыпку в элек-
тролит при корректировании ванны нужно производить
в резиновых перчатках, фартуке, надев защитные очки.
Перед началом работы руки и слизистую оболочку
носа необходимо смазывать мазью, состоящей из одной
части ланолина и двух частей вазелина.
При оксидировании деталей происходит их погружение
в кипящий концентрированный щелочной раствор при
температуре 503—523 К- По мере выкипания воды до-
ливку ванны во избежание выплеска следует производить
горячей водой, добавляя ее небольшими порциями при
помощи черпака на длинной ручке. Перед разогревом
ванны следует долить ее горячей водой до уровня и тща-
тельно размешать раствор, разрушив при этом корку солей
на поверхности и на нагревательных элементах. В про-
цессе разогрева также необходимо раствор периодически
перемешивать. При несоблюдении этих условий возможны
выбросы горячего раствора из ванны. На некоторые
ванны оксидирования алюминия подается ток повышен-
ного напряжения (до 100—120 В), который в условиях
гальванического цеха особенно опасен. Во избежание
несчастных случаев ванны должны иметь блокировку,
исключающую возможность подхода к ванне при включе-
нии напряжения. Электрические нагреватели гальвани-
ческих ванн, как и другие электрические приборы, должны
рассчитываться на напряжение 12 В. Все подходы к галь-
ваническим ваннам — плитки пола, трапы и т. п. должны
быть в исправном состоянии.
260
53. ПРАВИЛА ОБРАЩЕНИЯ
С ТОКСИЧНЫМИ ЭЛЕКТРОЛИТАМИ
, Работа е цианистыми электролитами
и солями требует особой осторожности вследствие их
большой ядовитости. К ваннам допускаются только
лица, (прошедшие дополнительный специальный ин-
структаж.
Склады хранения цианистых соединений и участки
цианистых ванн должны быть оборудованы мощной при-
точно-вытяжной вентиляцией, при этом вытяжная венти-
ляционная система должна быть отделена от остальных
вентиляционных систем гальванического цеха.
За 20—30 мин до начала работы необходимо включить
вентиляцию и только после этого открыть крышки на ван-
нах и приступить к работе.
На участках, где размещены цианистые ванны или
хранятся цианистые растворы, не допускается хранение
•кислот; установка кислых ванн (меднение, цинкование
и др.) вблизи цианистых ванн нежелательна. В автомати-
ческих линиях, применение которых исключает контакт
рабочего с электролитами, так как загрузка и выгрузка
деталей производится автооператором, цианистые и
кислые ванны могут находиться в одной линии при соблю-
дении следующих условий:
— исключить возможность стекания растворов с деталей
при переносе их над другими ваннами;
— разделить вентиляционные системы от кислых и
и щелочных ванн;
— разделить сточные воды от промывочных ванн, в кото-
рых промывались детали после кислых и цианистых
электролитов.
Промывочные ванны после цианистых электролитов
нельзя использовать для промывки деталей, обработанных
в других электролитах. Промывные воды после цианистых
ванн и отработанные электролиты необходимо подвергать
специальной обработке с целью обезвреживания, после
чего возможно их смешивание со сточными водами.
В помещении, где установлены цианистые ванны, пол
и стены должны быть облицованы керамическими плит-
ками; периодически стены и пол должны промываться
5%-ным раствором сернокислого железа для обезврежи-
вания случайно пролитых растворов.
261
Категорически воспрещается принятие пищи, воды
и курение в помещении, где имеются цианистые ванны.
Перед едой, курением и пользованием туалетом необхо-
димо снять спецодежду, промыть руки I %-ным раствором
сернокислого железа и затем тщательно вымыть руки
теплой водой с мылом. По окончании работы рекомен-
дуется принять душ.
Спецодежда работающих с цианистыми ваннами
должна храниться отдельно от общей спецодежды и лич-
ной одежды.
Работа на цианистых участках должна выполнять-
ся в резиновых перчатках.
Лица, имеющие повреждения кожи на руках, к ра-
боте не допускаются.
Тару из-под цианистых соединений обезвреживают
смесью из 0,8 л 25%-ного раствора сернокислого железа
и 5 л 10%-ного раствора кальцинированной соды.
Раствор для обезвреживания приготавливают непо-
средственно перед обработкой тары.
Электролиты, приготовленные на основе аминосоеди-
нений (например, этилендиаминовые), также относятся
к категории токсичных электролитов и обращение с ними
требует большой осторожности.
Ванны должны оборудоваться бортовыми отсосами,
растворы должны храниться и эксплуатироваться в отдель-
ном помещении.
54. ПРАВИЛА ПРОМСАНИТАРИИ
И ОКАЗАНИЕ ПЕРВОЙ ПОМОЩИ
Строго воспрещается сливать в ка-
нализационную систему крепкие кислоты, кислые растворы
и горючие вещества.
Обработанные кислоты и кислые растворы необходимо
нейтрализовать в специальном сборнике с помощью
гашеной извести, кальцинированной соды или едкого
натра.
Отработанные цианистые растворы и сточные воды,
содержащие цианиды, должны обезвреживаться в специ-
альных емкостях посредством обработки сильными окис-
лителями (например, гипохлоритами), после чего стоки
могут направляться в общий нейтрализатор. При малых
объемах вод обезвреживание можно производить раство-
ром сернокислого железа.
Спецодежда рабочих, обслуживающих цианистые
ванны, должна подвергаться обезвреживанию и стирке
не реже одного раза в декаду.
Отработанные электролиты хромирования, электро-
полирования, растворы для пассивации и сточные воды,
содержащие хром в шестивалентной форме, подлежат
обезвреживанию действием восстановителей (сульфитов,
тиосульфатов) для перевода хрома из шестивалентной
формы в трехвалентную, после чего такие стоки можно
направлять в нейтрализатор.
В нейтрализационных установках происходит осажде-
ние солей металлов (цинка, никеля, хрома и др.) в щелоч-
ной среде. Отстоявшиеся осадки, если не представляется
возможность их утилизации, должны собираться в ци-
стерну и увозиться в специально отведенные места (поли-
гоны).
Вытяжные вентиляционные устройства должны быть
сооружены таким образом, чтобы пары вредных веществ
выбрасывались в атмосферу выше конька крыши.
Для защиты кожных покровов от воздействия органи-
ческих растворителей работающие должны быть обеспе-
чены резиновыми перчатками, защитными мазями и па-
стами, а также составами, образующими сплошную не-
растворимую пленку, защищающую кисти рук работа-
ющих. Подобные составы получили название «биологи-
ческие перчатки».
Составы для приготовления биологических перчаток
весьма разнообразны. Наибольшее распространение полу-
чила паста следующего состава, г:
Казеиновый клей «Экстра».......................... 130
Глицерин............................................ 130
Аммиак водный (25%-ный)............................. 4,2
Спирт гидролизный высшей очистки ....................367
Вода дистиллированная................................367
Казеин размешивают с дистиллированной водой в те-
чение 10—15 мин при интенсивном перемешивании. Затем
поочередно добавляют глицерин, спирт и аммиак. После
каждой добавки состав размешивается в течение 10—
15 мин.
Перед работой чисто вымытые руки смазывают пастой,
которая, высыхая, образует на поверхности кожи тонкую
пленку, защищающую кожу от воздействия химических
веществ. Защитный тонкий слой пасты не раздражает
263
кожу, не пачкает ее и сохраняется в течение полусмены.
Паста легко смывается горячей водой с мылом. Для того
чтобы слой пасты был заметен, в нее добавляют нейтраль-
ные красители розового оттенка, которые придают пасте
бледно-розовую окраску.
Для защиты кожи от ряда растворителей, в том числе
хлорированных углеводородов, можно пользоваться
пастой состава, массовая доля, %:
Метилцеллюлоза....................................... 3,9
Глицерин...........................................11,97
Белая глина ......................................... 7,8
Тальк ............................................... 7,8
Вода.......................................- . . . 68,8
Паста готовится растворением метилцеллюлозы в воде
при комнатной температуре. Глицерин сливается с таль-
ком и глиной, затем эта смесь вводится в раствор метил-
целлюлозы.
Во всех случаях получения травм, ожогов, отравлений
пострадавшего необходимо немедленно направлять
в медпункт для оказания медицинской помощи.
При попадании кислоты или щелочи на кожу или
в глаза пораженные места нужно сразу же обмыть струей
воды, используя специально установленные для этой цели
фонтанчики. При ожоге кислотами после промывки водой
пораженный участок следует нейтрализовать 3%-ным
содовым раствором и смазать вазелином.
При попадании на кожу или в глаза капель хромового
электролита их’ следует смыть струей воды, а затем про-
мыть 1%-ным раствором гипосульфита.
Если на руки или лицо рабочего попал щелочной
раствор, то пораженное место сначала промывают водой,
а затем 1 %-ным раствором уксусной кислоты.
В цеховой аптечке должны всегда находиться следу-
ющие метериалы: гигроскопическая вата, бинты, марля,
спиртовый раствор йода, аптечный вазелин, 3%-ный рас-
твор питьевой соды, 1 %-ный раствор уксусной кислоты,
раствор марганцевокислого калия, 1 %-ный раствор
гипосульфита, 5 %-ный раствор сернокислого железа, мазь
против ожогов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Вячеславов П. М. Электролитическое
осаждение сплавов. Л.: Машиностроение, 1977. 92 с. (Б-чка галь-
ванотехника; Вып. 5).
2. Грилихес С. Я. Обезжиривание, травление и полирование ме-
таллов. Л.: Машиностроение, 1977. 85 с. (Б-чка гальванотехника;
Вып. 1).
3. Грилихес С. Я. Оксидные и фосфатные покрытия металлов.
Л.: Машиностроение, 1977. 96 с. (Б-чка гальванотехника; Вып. 7).
4. Ильин В. А. Цинкование, кадмирование, лужение, свинцева-
ние. Л.: Машиностроение, 1977. 93 с. (Б-чка гальванотехника; Вып. 2).
5. Ильин В. А. Металлизация диэлектриков. Л.: Машинострое-
ние, 1977. 79 с. (Б-чка гальванотехника; Вып. 8).
6. Инженерная гальванотехника в приборостроении/Под ред.
д-ра техн, наук А. М. Гинберга. М.: Машиностроение, 1977. 510 с.
7. Кадаиер Л. И. Справочник по гальваностегии. Киев: Техника,
1976. 252 с.
8. Макарова И. А., Лебедева М. А., Набокова В. Н. Металло-
покрытия в автомобилестроении. М.: Машиностроение, 1977. 293 с.
9. Черкез М. Б., Богорад Л. Я- Хромирование. Л.: Машино-
строение, 1977. 90 с. (Б-чка гальванотехника; Вып. 4).
10. Ямпольский А. М. Меднение и никелирование. Л.: Машино-
строение, 1977. 112 с. (Б-чка гальванотехника; Вып. 3).
11. Ямпольский А. М. Электролитическое осаждение благород-
ных и редких металлов. Л.: Машиностроение, 1977. 95 с. (Б-чка галь-
ванотехника; Вып. 6).
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие ......................... 3
Глава 1. Общие сведения...................................... 4
1. Основные химические и физические константы . ...
2. Коррозия и виды защитных покрытий................. 10
3. Основные параметры электролитических процессов 16
Плотность тока ................................... —
Выход по току...................................... 17
Типовые расчеты при катодном выделении металлов 18
4. Распределение металла по поверхности катода (де-
тали) ................................................. 20
5. Свойства электролитических покрытий................ 22
Твердость ........................................ —
Электрические свойства............................. 23
Шероховатость поверхности.......................... 25
Определение площади покрываемой поверхности ... —
6. Основные правила работы на гальванических паннах 32
Глава 2. Материалы, применяемые в цехах защитных покрытий 33
7. Растворители. Кислоты. Щелочи ..................... —
8. Абразивные материалы.............................. 42
9. Аноды............................................. 43
Глава 3. Оборудование и оснастка гальванических цехов ... 45
10. Оборудование для подготовительных операций ... —
Установки для механической подготовки поверх-
ности .............................................. —
Установки для химической подготовки поверх-
ности ............................................. 47
11. Оборудование для гальванических операций. . . 49
Ванны стационарные ................................. —
Ванны колокольного и барабанного типов.......... 50
Полуавтоматические и автоматические линии .... 51
Источники постоянного тока ........................ 56
12. Оборудование для производства печатных плат ... 57
Станки для механической обработки................... —
Установки для получения защитного рисунка ... —
Линия струйного травления ......................... 58
Линии химической и гальванической металлизации 59
13. Вспомогательное оборудование и оснащение .... —
Установки для фильтрации электролитов............... —
Насосы ............................................ 60
Сушильное оборудование.............................. —
Подвесочные приспособления.......................... —
Глава 4. Подготовка к покрытию ......................... 62
14. Пескоструйная очистка и галтовка............... 63
Пескоструйная очистка.............................. —
Галтовка -..................................... ,65
16. Шлифование, полирование, крацевание.............. —
Шлифование............... ...................... —
Полирование...........;........................... 69
Крацевание ....................................... 71
16. Обезжиривание ............................. . —
Обезжиривание растворителями....................... —
Химическое обезжиривание в щелочных растворах 72
Электрохимическое обезжиривание .................. 73
17. Травление и декапирование ...................... 74
Т равление......................................... —
Активация (декапирование)......................... 83
18. Промывочные операции .........................
Глава 5. Цинкование и кадмирование........................ 87
19. Цинкование..................................
Цинкование в кислых электролитах............. 89
Цинкование в цианистых электролитах............. 92
Цинкование в аммиакатных электролитах............. 95
Цинкование в цинкатных электролитах............. 98
Пирофосфатные электролиты ........................ 99
Цинкование в прочих электролитах.............. —
Пассивирование цинковых покрытий . ;.......... 100
20. Кадмирование.................................. -102
Кадмирование в кислых электролитах............... 103
Кадмирование в цианистых электролитах............ 105
Прочие электролиты кадмирования ................. 107
Пассивирование кадмиевых покрытий.................. —
Глава 6. Оловянирование и свинцевание.................... 109
21. Оловянирование (лужение)......................... —
Оловянирование в кислых электролитах.............. ПО
Лужение в щелочных электролитах.................. 114
Оплавление покрытий ............................. 117
Покрытие «Кристаллит».............................. —
Химическое оловянирование ...................... 118
22. Свинцевание.................................... 119
23. Сплавы олова .................................. 122
Сплав олово—свинец................................ —
Сплав олово—цинк................................. 124
Сплав олово—никель ................................ —
Сплав олово—висмут............................... 125
24. Удаление дефектных покрытий.................... 128
Глава 7. Меднение ......................................... —
25. Щелочные электролиты меднении ,................ 129
Цианистые электролиты.............................. —
Нецианистые электролиты ......................... 130
26. Кислые электролиты меднения ................... 133
27. Меднение различны^ металлов и сплавов......... 137
Меднение стали .................................... —
Меднение алюминия и его сплавов.............. . 137
Меднение титановых сплавов...................... 138
28. Осаждение сплавов меди.......................... —
Латунные покрытия ................................ —
Бронзовые покрытия............................... 139
Глава 8. Никелирование и железнение ..................... 14!
29. Никелирование ................................
Сернокислые электролиты никелирования .... 142
Электролиты блестящего никелирования .......... 144
Прочие электролиты никелирования................ 149
Многослойное никелирование...................... 151
Осаждение износостойкого никеля................. 152
Осаждение черного никеля........................ 153
Никелирование нержавеющих сталей ............... 154
Химическое никелирование ......................... —
Определение качества покрытий и исправление брака 156
Сплавы никеля................................. ‘ —
30. Железнение................................. 158
Глава 9. Хромирование ................................... 161
31. . Электролиты хромирования .................... 162
Режимы хромирования....................... 164
Особенности процесса хромирования................ 168
Комбинированное двухслойное покрытие .... 170
32. Черное хромирование...................... —
Контроль качества и удаление дефектных покрытий 171
Глава 10. Осаждение драгоценных и редких металлов . . . 172
33. Серебрение ..................................... —
Цианистые электролиты серебрения...............
Нецианистые электролиты серебрения................ 176
Электролиты блестящего серебрения................. 177
Пассивирование и декоративная отделка слоя серебра 178
Регенерация серебра................................ —
34 Золочение........................................ 179
Свойства металла и области применения............. —
Электролиты золочения ............................ 180
Регенерация золота из электролитов и промывных
вод............................................. 181
35. Покрытия металлами платиновой группы.......... 183
Осаждение платины ................................ —
Осаждение палладия.............................. 185
Осаждение родия................................... —
36. Осаждение прочих металлов........................ 186
Осаждение индия................................... —
Осаждение висмута............................... 187
Осаждение сплавов.............................
Глава 11. Химическое и электрохимическое полирование ... 189
37. Химическое полирование черных и цветных металлов —
38. Электрополирование черных и цветных металлов 192
Глава 12. Металлизация диэлектриков .....................
39. Назначение металлизации ......................
40. Подготовка поверхности........................
Активирование поверхности.......................
41. Химическое меднение ..........................
Глава 13. Технология изготовления печатных плат..........
42. Назначение печатных плат и способы их изготовления
Способ „вытравливания ............................
Способ электрохимического или химического осажде-
ния (аддитивные методы).........................
Комбинированный способ..........................
Многослойные печатные платы ....................
43. Технологические процессы изготовления печатных
плат .............................................
44. Получение защитных рисунков...................
Фотопечатание...................................
Сеткография....................... .............
45. Химическая и гальваническая металлизации . . .
46. Травление.....................................
Глава 14. Оксидирование и фосфатирование металлов. . . .
47. Оксидирование ................................
Оксидирование черных металлов ..................
Оксидирование алюминия и его сплавов............
Оксидирование меди, титана и их сплавов.........
Оксидирование магниевых сплавов ................
48. Фосфатирование................................
Фосфатирование с препаратом «Мажеф».............
Фосфатирование цветных металлов и их сплавов
Фосфатирование с наложением электрического тока .
Глава 15. Нормирование расхода материалов................
49. Расход анодов ................................
50. Расход химикатов..............................
Глава 16. Охрана труда и техника безопасности............
51. Общие правила по охране труда и технике безопас-
ности ............................................
52. Условия безопасной работы.....................
На подготовительных операциях ..................
На гальванических ваннах .......................
53. Правила обращения с токсичными электролитами
54. Правила промсанитарии и оказание первой помощи
Список литературы..................................