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

2. Химический анализ электролита и определение состава покрытий

и выпаривают до появления густых белых паров. После охлаждения раствор разбавляют небольшим количе­ ством воды и выливают в коническую колбу на 250 мл. Туда же приливают 100 мл соляной кислоты (1: 1), бросают 10—15 пластинок свинца и далее ведут опре­ деление, как при анализе станнатного электролита.*

Определение цинка. Цинк в электролите опреде­ ляют после отделения олова в виде метаоловянной

бавляют 1 каплю метилоранжа и нейтрализуют 25%-ным аммиаком до перехода красной окраски в желтую. Затем приливают 5 мл серной кислоты (1: 3) и титруют 0,1 н. раствором желтой кровяной соли с внешним индикатором — азотнокислым ураном. Расчет произво­ дится по формулам, приведенным при анализе кислого цинкового электролита.

Определение состава покрытий. Для анализа сплав осаждают на стальную хромированную пластинку, с которой покрытие легко снимается. Навеску покры­ тия 0,5 г растворяют в стаканчике на 100 мл в 1 — 2 мл азотной кислоты (уд. веса 1,4) и упаривают досуха. Затем приливают 20 мл азотной кислоты (1:4), кипятят 5 мин. и отстаивают в течение 1—2 час. Оса­ док метаоловянной кислоты отфильтровывают через плотный фильтр с кашицей из фильтровальной бумаги, промывают горячей водой с добавкой азотнокислого аммония (1%-ного), подсушивают и прокаливают при температуре 500—600°. Содержание олова в сплаве подсчитывается по следующей формуле:

Содержание цинка подсчитывается по разности.

188

Глава XVII

ГАЛЬВАНИЧЕСКИЕ ПОКРЫТИЯ ЛЕГКИХ МЕТАЛЛОВ

Наряду с широко распространенным процессом электрохимического оксидирования алюминия в ряде случаев возникает необходимость нанесения на его поверхность гальванических покрытий. Они наносятся на изделия из алюминия и его сплавы со следующими целями:

1)защитно-декоративное никелирование и хроми­ рование;

2)износостойкое хромирование трущихся поверх^ ностей алюминиевых деталей;

3)меднение или лужение для облегчения пайки;

4)цинкование или кадмирование — защита от кор­ розии резьбовых деталей;

5)нанесение специальных покрытий (серебро, зо­ лото, родий) на детали радиотехнических и других приборов.

Гальваническое покрытие алюминия и его сплавов связано с рядом специфических трудностей, к числу которых относится прежде всего наличие на поверх­ ности алюминия окисной пленки.

Весьма серьезным затруднением является высокий

электроотрицательный потенциал алюминия и как след­ ствие — контактное выделение многих металлов из со­ ответствующих электролитов в момент погружения в них алюминиевых изделий.

Таким образом, основная задача при подготовке

189

изделий из алюминия к гальваническому покрытию заключается в удалении окисной пленки с поверх­ ности, предупреждении ее вторичного образования и со­ здании условий, при которых не будет происходить контактного выделения металлов.

Кроме того, следует иметь в виду различие коэф­ фициентов расширения алюминия и осаждаемых на него металлов и катодный характер большинства галь­ ванических покрытий на алюминии, за исключением цинка.

Применяется несколько методов подготовки поверх­ ности алюминиевых изделий: механический, химиче­ ский, электрохимический и др.

Сущность механического метода заключается в гидропескоструйной обработке изделий для создания большей поверхности. По-видимому, этим достигается улучшение механического сцепления гальванического осадка с основным металлом.

Химический метод сводится к обработке алюми­ ниевых изделий в растворах кислот или щелочей. Из многочисленных рецептов можно привести травитель на основе трихлоруксусной кислоты, который обла­ дает большой скоростью травления при минимальном разъедании основного металла. Раствор содержит 50 г декстрина, 150 г воды и до 1 л трихлоруксусной ки­ слоты. Температура 95°, время травления 1—2 мин.

Значительный интерес представляет предваритель­ ная подготовка алюминия, заключающаяся в электро­ химическом оксидировании. Установлено, что при опре­ деленных условиях искусственная оксидная пленка обладает особой структурой и повышенной порис­ тостью и обеспечивает прочное сцепление алюминия с наносимым гальваническим покрытием.

По одному из рецептов оксидирование произво­ дится в 20—30°/0-ной ортофосфорной кислоте при 25°, плотность тока 1—2 а[дм\ напряжение 30—60 в в те­ чение 10 мин., при этом рекомендуется интенсивное перемешивание. Толщина пленки составляет 3 мк.

Весьма широкое распространение получил цинкат­ ный метод подготовки поверхности алюминия. Этот метод заключается в обработке алюминия щелочным раствором цинката натрия. При этом окисная пленка растворяется, а из раствора вытесняется металлический

190

цинк. Рекомендуется следующий состав цинкатного раствора (в г/л):

Режим работы: температура 25°, время выдержки — не больше 30 сек.

Прочное сцепление основного металла с гальвани­ ческим покрытием можно получить цинкатной обра­ боткой из простых цинкатных растворов без добавок сегнетовой соли, хлорного железа и азотнокислого натрия. Однако в этом случае рекомендуется двукрат­ ная обработка в цинкатном растворе с промежуточ­ ным осветлением в азотной кислоте.

Хорошие результаты получаются также при обра­ ботке во фтористых растворах состава: 5 н. цинко­ вый купорос, 0,2—0,4 н. фтористый натрий.

Время выдержки 30—60 сек.

Из различных видов гальванических покрытий за­ щитно-декоративное хромирование алюминиевых изде­ лий имеет наиболее широкое распространение. Ниже приводится схема защитно-декоративного хромирова­ ния алюминия и его сплавов с применением цинкатной обработки.

Шлифовка и полировка

4

Обезжиривание органическими растворителями

4

Катодное обезжиривание в щелочном растворе

4

Промывка в горячей и холодной воде

4

Травление1 (деформируемые сплавы травятся в 25%-ной серной кислоте, литые сплавы — в смеси азотной и

плавиковой кислот 1 :1)

4

Цинкатная обработка

4

Промывка в горячей и холодной воде

4

Меднение из цианистого электролита

4

1 Для нелегированного алюминия операция травления не при­ меняется.

191

Промывка в воде

I

Никелирование

I

Промывка в воде

I

Хромирование

Возможно также и непосредственное никелирова­ ние после цинкатной обработки, однако в этом случае требуется термическая обработка при температуре 200—250° в течение 30 мин. В последние годы разра­ ботаны методы гальванического покрытия других легких металлов — магния, бериллия, титана.

Возникающие при этом затруднения аналогичны тем, которые имеют место при гальваническом по­ крытии алюминиевых сплавов: окисная пленка на по­ верхности этих металлов и сильно электроотрицатель­ ный потенциал.

Однако если при некоторых способах подготовки поверхности удается наносить непосредственно на алю­ миний прочно сцепленные гальванические покрытия, не прибегая к промежуточным слоям, то нанесение промежуточного слоя цинка на магниевые сплавы обя­ зательно, так как вследствие большой химической активности магний и его сплавы вытесняют металлы из соответствующих электролитов. В наиболее ответ­ ственных случаях количество подслоев может значи­ тельно возрасти.

Для удаления окисной пленки с поверхности ти­ тана было предложено много способов. Наилучшие результаты получены при катодной или анодной обра­ ботке титана в смеси следующего состава: 200 смА плавиковой кислоты (40%-ной), 100 г фтористого цинка, 800 см° этиленгликоля при температуре 20—25° и плот­ ности тока 1—5 а/дм2 в течение 10—20 мин.

Для защитно-декоративного хромирования титана необходима предварительная механическая обработка и обезжиривание, а после катодной обработки в рас­ творе HF — ZnF2 — этиленгликоль последовательно на­ носят слои латуни, никеля и хрома.

Хорошие результаты дает также обработка титана в смеси уксусной и фтористоводородной кислот.

По своим химическим и электрохимическим свой­ ствам бериллий приближается к таким металлам, как

192

магний, алюминий, цинк, в связи с чем принципиально возможны такие же методы нанесения на него галь­ ванических покрытий, как на эти металлы.

Предварительная подготовка сводится к обезжи­ риванию (органическими растворителями и в щелоч­ ном растворе), химической полировке (в смеси серной, фосфорной кислоты и хромового ангидрида), химиче­ скому активированию (5°/0-ная серная кислота). Если необходимо непосредственно на бериллий осаждать медь, железо, никель или серебро, то применяется химическое травление (азотная кислота уд. веса 1,4). Хромирование бериллия производится после нанесе­ ния цинковой пленки методом погружения и медне­ ния в цианистом растворе.

13 Зак. № 1720

Глава XVIII

ГАЛЬВАНОПЛАСТИКА

Гальванопластика — это техника получения точных металлических копий путем электроосаждения металла.

Открытие явления гальванопластического копиро­ вания принадлежит русскому академику Б. С. Якоби, который впервые в 1836 году путем электролитиче­ ского наращивания меди изготовил клише для печа­ тания бумажных денежных знаков. Этот процесс сразу же получил широкое применение, а вскоре распро­ странился и в других странах.

В 1840 г. в Петербурге под руководством Якоби было организовано первое крупное предприятие галь­ ванопластического воспроизведения скульптуры. Здесь были изготовлены гальванопластическим методом скульптуры для Исаакиевского собора, Эрмитажа, са­ дов и парков Петербурга и его пригородов, Большого театра в Москве.

Россия является также родиной гальванопластиче­ ского изготовления бесшовных труб, которые в 1867 г. экспонировались И. М. Федоровским в Париже на Всемирной выставке. В настоящее время гальванопла­ стика используется в самых разнообразных областях техники и прикладного искусства.

Путем гальванопластики готовят волноводы для радиолокации, рефлекторы, матрицы для прессования различных изделий (граммофонных пластинок, искус­ ственных зубов, пуговиц, кукол и т. д.), гальваносте­ реотипы, матрицы для тиснения кожи, бумаги, печат­

194

ные схемы, фольгу и сетки. Гальванопластика широко применяется для изготовления скульптур, барельефов, медалей, ювелирных изделий и т. п.

Основные технологические операции в гальвано­ пластическом производстве сводятся к следующим:

1)изготовление металлических или неметалличе­ ских форм;

2)нанесение проводящего слоя (для неметалличе­ ских форм);

3)нанесение разделительного слоя;

4)электрохимическое осаждение металла;

5)отделение форм от полученных копий и окон­ чательная обработка последних.

Изготовление форм. Формой, на которую осаждают

не используют для электроосаждения, так как это связано с возможностью их порчи.

Существуют два принципиально различных метода изготовления форм. Форма может являться „негатив­ ной" копией с какого-либо оригинала. В этом случае осажденный слой металла станет „позитивным" и бу­ дет полностью соответствовать оригиналу. Во втором случае оригинал может отсутствовать, и форма гото­

более ответственные операции в технологии гальва­ нопластики. Формы могут быть изготовлены из самых различных материалов — металла, пластмассы, гипса, восковых композиций, желатины и т. д. Основные требования, которые предъявляются к формам,— со­ хранять точный отпечаток оригинала, не взаимодей­ ствовать химически с электролитом.

Наиболее часто в производственной практике формы изготовляются из гипса, восковых композиций, стали, сплавов алюминия, свинца. Стальные формы приме­ няются для воспроизведения деталей, допускающих разъем без нарушения формы и нарощенного изделия. Основным преимуществом стальных форм является возможность их повторного многократного использо­ вания. Для увеличения тиражности их готовят из за­ каленной и легированной стали.