Краткий справочник гальванотехника - 1993 - Ильин. Справочник гальванотехника санктПетербург " политехника"
 Скачать 3.02 Mb.
|
13. КадмированиеСвойства и назначение покрытия. Химические свойства кадмия аналогичны свойствам цинка, однако он более устойчив в кислых, нейтральных и щелочных растворах. Как и цинк, кадмий относится к электроотрицательным металлам, и кадмиевое покрытие анодно защищает сталь от коррозии. Особенно это проявляется тогда, когда разница в потенциалах снижается (см. табл. 13) в условиях морской атмосферы. В условиях промышленной атмосферы кадмий становится катодом и не защищает стальные изделия от коррозии. Основное назначение кадмиевого покрытия — защита от коррозии деталей из высокопрочных и пружинных сталей, эксплуатирующихся при температуре до 200 °С и в условиях воздействия морской воды. Покрытие кадмием не следует наносить на детали, находящиеся в контакте с топливами, в атмосфере, содержащей летучие органические вещества (олифа, лаки, масла) и сернистые соединения. Следует также иметь в виду, что кадмий и его соединения чрезвычайно токсичны, поэтому применение этого покрытия нужно максимально ограничивать. В табл. 81 приведены данные о толщине кадмиевых покрытий (ГОСТ 9.303—84) в зависимости от условий эксплуатации. Обозначения условий эксплуатации приняты в сокращенном виде: Л, С, Ж, ОЖ; они расшифрованы в табл. 71. Кадмирование производят в кислых цианистых и аммиакатных электролитах. Во всех электролитах кадмий находится в двухвалентной форме. Скорость осаждения кадмия может быть определена по табл. 82. Кислые электролиты. В кислых электролитах кадмий находится в виде простого гидратированного катиона Cd2+, электролиты характеризуются плохой рассеивающей способностью, кото- Таблица 81. Выбор толщины кадмиевых покрытий
Таблица 82. Скорость осаждения кадмия, мкм/ч
рая несколько улучшается за счет введения в электролиты добавок ПАВ, улучшающих также и структуру покрытия. Кислые электролиты, представленные в табл. 83, рассчитаны на покрытие деталей простой формы. Выход по току в пределах 95—100%. Для повышения рассеивающей способности в сульфатные электролиты вводят сульфат натрия (40—60 г/л). Фторборатный электролит (№ 3) дороже, чем сульфатные, из-за высокой стоимости бора и более сложных методов водоочистки, но Таблица 83. Состав кислых электролитов кадмирования и режим электролиза
Таблица 84. Состав аммиакатных электролитов кадмирования и режим электролиза
он допускает применение более высоких плотностей тока и характеризуется лучшей рассеивающей способностью, чем сульфатные. С целью получения равномерных покрытий кадмием сложно-профилированных деталей, не прибегая к применению цианистых растворов, успешно применяют аммиакатные электролиты, в которых в присутствии избытка аммонийных солей кадмий находится в виде комплексного катиона Cd(NH3)∙n(Н2О)m2+. В более щелочных растворах при рН 8—10 преобладает комплекс Cd(NH3)4(H2O)2, При рН < 6 комплекс теряет устойчивость и осадки кадмия становятся более крупнокристаллическими. В табл. 84 приведены состав аммиакатных электролитов и режим электролиза. Электролит № 1 характеризуется высокой рассеивающей способностью и стабильностью. Покрытие получается полублестящим на деталях весьма сложной формы. Выделение водорода сведено к минимуму, что практически исключает наводороживание. Рекомендуется для покрытия пружинящих деталей. Электролит № 2 обеспечивает получение блестящих покрытий с высоким выходом по току, что также снижает опасность наводороживания, и электролит может применяться для покрытия термообработанных углеродистых и легированных сталей. Основные неполадки при кадмировании в аммиакатных электролитах представлены в табл. 85. Цианистые электролиты. Эти электролиты являются аналогами цианистых электролитов цинкования, кадмий находится в них в виде комплексного аниона Cd(СN)42–. Цианистые элек- Таблица 85. Основные неполадки при кадмировании в аммиачных электролитах
тролиты кадмирования, как и цинкования, обладают хорошей рассеивающей способностью, стабильны в работе. Процесс кадмирования, как и цинкования, сопровождается наводороживанием деталей, однако объем поглощенного водорода при толщине, одинаковой с цинковым покрытием, значительно меньше. Это является результатом более высокого выхода по току при кадмировании и тем обстоятельством, что электрохимический эквивалент кадмия в 1,7 раза больше, и следовательно, выдержка в ванне при одинаковых плотности тока и толщине покрытия соответственно меньше. Наводороживание в деталях, покрытых в электролите блестящего кадмирования, более опасно, так как при температуре 200 °С водород из покрытия диффундирует в металл основы, приводя к охрупчиванию металла. Составы цианистых электролитов кадмирования представлены в табл. 86. Электролит № 1 является типовым цианистым электролитом, получившем наибольшее распространение. Вместо декстрина можно вводить концентрат сульфитно-спиртовой барды (ТУ 81-04-419—76). Электролит № 2— электролит для блестящего кадмирования. Добавка БК-2С применяется только при приготовлении электролита, для корректировки используется блескообразователь БК-2. Электролит № 3 обеспечивает получение кадмиевых покрытий, легированных титаном, что позволяет полностью удалить водород при термообработке в течение 2 ч при температуре 200 °С. Приготовление электролита путем растворения оксида кадмия в растворе цианистого натрия характеризуется тем, что при этом образуется едкий натр и поэтому вводить его дополнительно в электролит не требуется: CdO + 4NaCN + H2O = Na2[Cd(CN)4] + 2NaOH. Таблица 86. Состав цианистых электролитов и режим электролиза
Если электролит готовится из сернокислого кадмия, то вначале действием едкого натра образуется осадок гидрата оксида кадмия: CdSO4 + 2NaOH = Na2SO4 + Cd(OH)2. Осадок Cd(ОН)2 промывается и отстаивается. Раствор Na2SO4 сливается, а в осадок небольшими порциями вводится раствор цианида: Cd(ОН)2 + 4NaCN = Na[Cd(CN)4] + 2NaOH. Количество образовавшегося NaOH также соответствует рецептурному. К раствору затем добавляется сернокислый натрий и сернокислый никель. Неполадки в работе ванн кадмирования и способы их устранения приведены в табл. 87. В цианистых электролитах кадмирования анодный выход по току несколько больше катодного, что приводит к увеличению концентрации кадмия в процессе электролиза, В этом случае следует наряду с кадмиевыми анодами завешивать стальные нерастворимые аноды, а при случайном заносе солей азотной кислоты катодный выход по току резко снижается. Прочие электролиты. Значительно меньшее распространение получили пирофосфатный, этилендиаминовый, трилонатный электролиты. Состав пирофосфатного электролита следующий (г/л): сернокислый кадмий — 18—20; пирофосфат калия — 190—200; трилон Б — 35—38, Темперагура электролита 50 °С, катодная плотность тока 0,2—2,0 А/дм2. Состав электролита на основе триолона Б (г/л): сернокислый кадмий 40—60, едкое кали 20—35, сульфат натрия 30—40, три- Таблица 87. Основные неполадки при кадмировании в цианистых электролитах
лон Б 75—100. Состав электролита на основе трилона А (г/л): оксид кадмия (в пересчете на металл) 20—50, трилон А (нитрилтриуксусная кислота) 150—200, аммоний сернокислый 100—200, аммиак (25%-ный) до рН 7,5—8,5, декстрин 0,5—2,5, лаурилсульфат натрия 0,05—0,15. Оба электролита при комнатной температуре допускают плотность тока до 2 А/дм2. Удаление дефектных кадмиевых покрытий производится в растворах (г/л): кислота соляная — 10—15, аммоний азотнокислый — 100—150. Температура раствора 15—25 °С. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||