Щелочные не цианистые электролиты |
Этот вид электролитов призван заменить токсичные электролиты безвредными или, в крайнем случае, менее токсичными, но равноценной замены пока не предложено. К электролитам, наиболее полно заменяющим цианистые, следует отнести железистосинеродистый электролит, составленный на основе железистосинеродистого калия и сегнетовой соли. Для него рекомендуются следующий состав (г/л) и режим эксплуатации: Медь (в пересчете на металл).................................................... 20—25 Железистосинеродистый калий K4Fe(CN)3Н2O . . 180—220 Сегнетова соль КNаС4Н4О6 .................................................. 90—110 Едкое кали КОН .................................................................. 8—10 Рабочая температура, °С.......................................................... 50—60 Плотность тока DK, А/дм2 ....................................................... 1,5—2 Выход по току ήк, %.................................................................... 50—-60 При составлении электролита отдельно осаждают соль Шевреля (см. стр. 13), а затем к декантированному осадку соли приливают 50%-ный раствор железистосинеродистого калия, подщелачивая полученную массу 10%-ным раствором едкого калия до рН 11При этом едкий калий вводят в указанную массу в количестве 30 г/л и кипятят все вместе 3,5 - 4 ч. Коричневый осадок, состоящий из Fe (OH)3, анализируют на отсутствие меди и удаляют из ванны фильтрованием, а в раствор вводят сегнетову соль как депассиватор медных анодов. После этого электролит заливают водой до рабочего уровня и приступают к работе. Несмотря на высокую рассеивающую способность электролита, широкому его применению мешает некоторое количество цианистых комплексных солей, образующихся во время эксплуатации электролита, а также высокая стоимость сегнетовой соли. Следующим электролитом, получившим производственное применение, является пирофосфатный электролит, для которого предложено несколько составов. Наиболее известный состав (г/л) и режим работы его приведены ниже: Медный купорос CuSO4 5H2O.................................................... 30—50 Натрий пирофосфорнокислый Na4P2O7 10H2O ......................... 120—180 кислый фосфорнокислый Na2HPO412Н.2О .............................. 70—100 Рабочая температура, °С........................................................... 20—30 Величина рН ...........................................................................7,5—8,9 Плотность тока DK, А/дм2 ....................................................... 0,3—0,4 Выход по току т]к, %................................................................. 75—80 Аноды — медные. Их поверхность должна в 2—3 раза превышать площадь загружаемых деталей. Скорость осаждения меди из этого электролита весьма мала и составляет 3 - 4 мкм/ч. Механическое перемешивание электролита позволяет повысить рабочую плотность тока до 1 А/дм2. При наложении ультразвуковых колебаний с частотой 20 - 25 кГц и с интенсивностью 200—250 Вт/дм2 плотность тока можно довести до 4 А/дм2, но пассивирования анодов и ном случае можно избежать лишь за счет реверсирования тока. При составлении электролита каждый из его компонентой 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. Рассеивающая способность его существенно ниже, чем у цианистых электролитов. Кроме того, при меднении стальных деталей их следует завешивать под током во избежание выпадения контактной меди. Для удовлетворительной работы с этим электролитом весьма важно поддерживать величину рН строго в заданных пределах. Корректирование рН производится разбавлением растворами каустической соды или ортофосфорной кислоты. При этом следует учитывать, что величина рН, большая 8,9, приводит к пассивированию анодов с образованием на них рыхлого осадка, а на медном покрытии появляются продольные полосы и коричневый налет. С другой стороны, падение рН ниже 7 ведет к выделению контактной меди на поверхности детали независимо от завешивания их под током. К частым дефектам относятся шероховатость покрытия, вызываемая накоплением ионов двухвалентного железа, а также частичным восстановлением меди до одновалентной. Для устранения этого дефекта железо осаждают щелочью, а медь окисляют до двухвалентной введением 3%-ного раствора перекиси водорода. Слой меди, полученный из пирофосфатного электролита, имеет слабое сцепление со сталью, и для повышения его прочности необходимо давать «толчок» тока, т. е. на 30 – 60 с повышать в начальный период плотность тока, что улучшает сцепления, но приводит к неизбежной шероховатости покрытий. Другой путь повышения прочности сцепления заключается в предварительном меднении стальных деталей в специальном пирофосфатном электролите, для которого рекомендуется следующий состав (г/л) и режим покрытия: Медный купорос CuSO4 5Н2О........................... 1,0—2,0 Пирофосфорнокислый калий Na4P2O7 10Н2О 80 - 120 Рабочая температура, °С ................................. 18 - 50 Плотность тока Dк, А/дм2 .............................. 1 - 3 Выдержка, мин..................................................... 0,5 – 2 После предварительной «затяжки» медью детали без промывки в воде переносят в пирофосфатный электролит с приведенным выше составом и меднят до заданной толщины. Аммиакатные электролиты, получившие широкое применение в процессах цинкования и кадмирования, разработаны и для меднения. Для этой цели предложен следующий состав (г/л) и режим меднения: Медь хлорная CuCL2 2H2O 35 – 50 Аммоний хлористый NH4CL 260 - 300 Аммиак 25%-ный NH4OH 150 – 200 Аммоний щавелевокислый (COONH4)2 10 – 30 Рабочая температура,°С 15 – 25 Плотность тока Dk А/дм2 1,3 – 2,5 Величина рН 8,6 – 9,0 Составление электролита производится по аналогии с другими аммиакатными электролитами. Из нецианистых электролитов на основе комплексных солей следует отметить электролиты из дегидратированных фосфатов натрия, так называемых полифосфатов. К этой группе относятся: триполифосфат и гексаметафосфат натрия. Оба эти препарата выпускаются нашей промышленностью в больших количествах, применяются для смягчения воды, питающей котельные установки, а также как синтетические моющие вещества, имеют весьма низкую стоимость и с этой стороны весьма перспективны как заменители пирофосфорнокислого натрия в фосфорных электролитах меднения. Триполифосфат натрия Na5P3O10 представляет собой белый порошок, растворимый в воде. Его молекулярная масса 368. Электролит на основе триполифосфата имеет следующий состав (г/л) и режим меднения: Медный купорос CuSO4 5H2O................................................ 50—60 Триполифосфат натрия Nar5P:3O]0....................................... . 220—250 Рабочая температура, °С......................................................... 18—60 Величина рН............................................................................. 7,0 Плотность тока DK, А/дм- .................................................... 0,1—4 Выход по току ήк, %................................................................ 85—95 Гексаметафосфат натрия Na6(PO3)6 выпускается промышленностью в виде белого порошка из мелких стекловидных чешуек. Молекулярная масса его 612. Для электролита на основе гексаметафосфата натрия предложен [4] следующий состав (г/л) и режим меднения: Медный купорос CuSO4 5H2O................................................ 50—6O Гексаметафосфат натрия Na6(PO:3)6 ................................... 350—450 Каустическая сода NaOH до рН ........................................ 7,0 Рабочая температура, °С ...................................................... 18—60 Плотность тока Dк, А/дм2 ..................................................... 0,1—3 Выход по току ήк, %................................................................. 80—90 Оба электролита весьма сходны по условиям составления и эксплуатации, оба допускают завешивание стальных деталей без тока и в оба в качестве добавки для улучшения качества покрытия следует вводить трилон Б в количестве 1—3 г/л либо 15 г/л сегнетовой соли. Возможны и другие добавки, например сернокислый никель, желатина и др. Кроме указанных электролитов некоторые предприятия используют аммиачный электролит со следующим составом (г/л) и режимом работы: Медный купорос CuSo4 5H2O.................................................... 75 – 85 Сернокислый аммоний (NH4)2SO4 75 – 85 натрий Na2SO4 10H2O 30 – 40 никель NiSO4 7H2O 10 – 20 Аммиак водный 25% - ный 170 – 180 Рабочая температура, ° С 15 - 20 Плотность тока Dk, A/дм'2 ..................................................... 1,2 - 2 Выход по току ήк, %..................................................................... 85 - 95 Величина pH .......................................................................... 9,5 - 10 Производственное применение получили и щавелевокислые электролиты меднения. Так, для одного из них предлагается следующий состав (г/л) и режим работы: Медный купорос CuSO4 5H2O.................................................. 80 - 90 Щавелевокислый аммонии (COONH4)2.................................... 200-250 Рабочая температура, °С............................................................ 60—80 Плотность тока Dk, А/дм2 .................................................... 5—7 Величина рH .......................................................................... 8 При некотором изменении состава электролит используется в барабанных ваннах.
|