Материал: Основы гальванотехники П. М. Вячеславов. 1960- 9 Мб

Содержание свинца подсчитывается по следующей формуле:

н — нормальность раствора гипосульфита;

п— количество электролита, взятого для ана­ лиза, в мл.

Определение свободной борфтористоводородной ки­

слоты. 5 мл электролита помещают в коническую колбу на 100 мл, добавляют 50 мл воды, 10 капель водного раствора тропеолина 00 (0,1%-ного) и титруют 1 н. раствором едкого натра до перехода розовой окраски в желтую или помутнения раствора.

Подсчет количества борфтористоводородной ки­ слоты производится по следующей формуле:

вания, в мл.

Определение свободной борной кислоты. Борная кислота определяется после отделения свинца, кото­ рый мешает титрованию. 10 мл электролита помещают

ремешивают и дают осадку осесть на дно. Затем рас­

мывают). На титрование берут 50 мл фильтрата (2,5 мл электролита), добавляют 2 капли метилоранжа и ней­ трализуют 1 н. раствором едкого натра до перехода розовой окраски в желтую. Затем приливают 20 мл

Г лава X

ЖЕЛЕЗНЕНИЕ

1.Технология железнения

Взащитных и декоративных целях железнение не применяется. Процесс железнения получил наибольшее распространение в полиграфической промышленности для увеличения срока службы медных клише или пе­ чатных досок.

Электролитическое железнение получило также при­ менение при восстановлении размеров изношенных де­ талей сельскохозяйственных машин, двигателей вну­ треннего сгорания судового типа, автомобилей и т. д. Для повышения поверхностной твердости и износо­ устойчивости детали после железнения подвергаются цементации с последующей закалкой и отпуском.

К специфическим случаям применения железнения следует отнести покрытие железом пластинок твердого сплава перед напайкой их на инструмент для пред­ охранения от окисления и улучшения прочности сцеп­ ления, а также покрытие стальных изделий перед оксидированием.

Для железнения применяют сернокислые, хлористые и смешанные электролиты. Эти электролиты подраз­ деляются на холодные и горячие.

Сернокислые холодные электролиты дают осадки железа повышенной твердости и хрупкости в противо­ положность хлористым горячим электролитам, где осаждается очень пластичное, мягкое железо, близкое по своим механическим характеристикам к меди.

149

Повышенная хрупкость железа, полученного в холод­ ных электролитах, объясняется способностью железа при выделении на катоде поглощать водород. Так, по некоторым данным, в железе, осажденном при комнат­ ной температуре из сернокислой ванны, содержание водорода достигает почти 0,1%, в то время как в же­ лезе из горячей хлористой ванны содержится лишь 0,002% водорода.

Холодные и горячие электролиты существенно от­ личаются по возможной скорости осаждения из них железа. Наращивание железа в холодных электроли­ тах происходит весьма медленно; плотность тока в них обычно не превышает 0,1—0,2 а1дм?. В горячих хло­ ристых электролитах скорость процесса очень велика и, следовательно, удается за короткий срок получить толстые осадки железа.

Применение в холодных электролитах более высо­ ких плотностей тока, обеспечивающих получение удовлетворительных покрытий, возможно лишь из смешанных электролитов.

Так, мелкокристаллические плотные осадки железа можно получить из электролита состава (в г/л):

Режим: температура 18—25°С, катодная плотность тока 1—2 а/дм2, pH электролита 3,0—4,5.

Во избежание питтинга осаждение железа осуще­ ствляется с применением встряхивания.

•Хлористые железные электролиты отличаются вы­ соким содержанием соли железа. Температура электро­ лита при электролизе приближается к температуре кипения. В этих условиях осадки железа получаются

150

Основной компонент — хлористое железо — полу­ чают обычно из хлорного железа, которое восста­ навливается железными стружками в кислой среде по следующей реакции:

FeCl3 + Fe + НС1 -* 2FeCl2 + 0,5H2.

Приготовление раствора производится в керамиче­ ской или эмалированной ванне. В раствор, содержа­ щий 400—500 г]л хлорного железа и 150—200 мл[л соляной кислоты (уд. веса 1,19), загружается избыточ­ ное количество железной стружки (марок Ст. 2—Ст. 3). Перед загрузкой в ванну стружку обезжиривают.

Раствор подогревают до 40—50° для ускорения процесса восстановления; окончание процесса уста­ навливается по прекращению газовыделения. Восста­ новленный раствор фильтруется через полотняные фильтры и подвергается анализу.

Второй путь получения хлористого железа состоит в растворении железной стружки в соляной кислоте. С этой целью в фарфоровую емкость заливают соля­ ную кислоту (2:1) и загружают избыточное количество железной стружки. После окончания реакции раствор фильтруют и анализируют. На качество железного осадка благотворное действие оказывают ионы других металлов, например никеля, марганца.

Так, введение в хлористый электролит 5—10 г/л хлористого марганца делает покрытие более гладким и вязким с мелкозернистой структурой. В осадках марганец отсутствует даже при высокой концентрации его в электролите. Хлористый марганец может быть заменен хлористым никелем в тех же количествах. Однако следует иметь в виду, что с повышением ка­ тодной плотности тока возрастает содержание никеля в осадке. Так, при плотности тока 20 а!дм? содержа­ ние никеля достигает уже 0,5%.

При введении в хлористую железную ванну неко­ торых органических веществ можно получать осадки электролитического железа с повышенным содержа­ нием углерода. Так, железные покрытия с содержа­ нием углерода 0,5—0,6% можно получить из хлори­ стого электролита приведенного состава с добавкой 60—70 г]л глицерина и 30—40% сахара. Покрытия из этих электролитов принимают закалку.

151

В качестве анодов при железнении используют пластины из малоуглеродистой стали с содержанием углерода до 0,1 %. Растворение анодов сопровождается образованием нерастворимого шлама (состоящего из углерода, серы и других примесей), который, попадая на катод, приводит к „набросу" и сильной шерохова­ тости. Во избежание этого аноды заключают в диа­ фрагмы (чехлы) из стеклянной или асбестовой ткани.

Косновным дефектам следует отнести:

1.Отслаивание покрытия. Оно может иметь место при резких колебаниях температуры электролита (на­ пример, в результате добавления холодной воды в про­ цессе электролиза) и в случае перерыва тока.

2.Темные осадки на отдельных участках поверх­ ности изделия, которые могут образоваться при нали­ чии в электролите трехвалентных ионов железа. На­ копление трехвалентных ионов железа приводит также

кснижению катодного выхода по току и повышенной

хрупкости. Трехвалентные ионы восстанавливаются

вдвухвалентные проработкой ванны током.

3.„Наброс“ и сильная шероховатость — признак проникновения шлама из анодных чехлов или пони­ жение кислотности электролита.

4.Питтинг — следствие повышенной кислотности электролита.

2. Химический анализ электролитов для железнения

Анализ сернокислого электролита для железнения

Определение двухвалентного железа. 2 мл электро­ лита помещают в коническую колбу на 250 мл, прили­ вают 100 мл воды и 5 мл серной кислоты (уд. веса 1,84), 20 мл смеси Циммермана — Рейнгардта и титруют двух­ валентное железо 0,1 н. раствором перманганата калия до появления розового окрашивания.

Расчет содержания двухвалентного железа произ­ водится по следующей формуле:

где а — количество раствора перманганата калия, идущего на титрование, в мл-,

152

55,9 — коэффициент пересчета на железо; н — нормальность раствора перманганата калия;

п— количество электролита, взятого для опре­ деления, в мл.

Для пересчета на FeSO4-7H2O полученный резуль­ тат умножают на коэффициент 4,97.

Определение трехвалентного железа. Содержание трехвалентного железа подсчитывается после опреде­ ления общего содержания железа в электролите по разности между общим содержанием железа и коли­ чеством двухвалентного железа. Общее содержание железа в электролите определяется следующим обра­ зом. 2 мл электролита переносят в коническую колбу на 250 мл, разбавляют водой до 100 мл, приливают 10 мл серной кислоты (уд. веса 1,84), бросают 5—6 ку­ сочков металлического цинка и подогревают до начала бурного выделения водорода. Полнота восстановления железа проверяется добавлением роданистого аммония. Через 30 мин. колбу охлаждают, приливают 20 мл смеси Циммермана — Рейнгардта и титруют 0,1 н. рас­ твором перманганата калия до появления розового окрашивания.

Общее содержание железа подсчитывается по той же формуле, как и содержание двухвалентного железа. Количество трехвалентного железа подсчитывается по разности между содержанием общего и двухвалентного железа.

Анализ хлористого электролита для железнения

Определение двухвалентного железа. Определение производится по той же методике,как при анализе серно­ кислого электролита. Для пересчета на FeCl2-4H2O ре­ зультат умножается на коэффициент 3,55.

Определение трехвалентного железа. Количество трехвалентного железа подсчитывается по разности после определения общего содержания железа в. элек­ тролите. Определение общего количества железа про­ изводится тем же способом, как при анализе серно­ кислого электролита.

Определение кислотности. pH электролита можно определить потенциометрически с помощью стеклян­

153