Химический состав электроосаждаемых сплавов зависит от соотношения в электролите, особенно в прикатодном слое, концентраций солей осаждающихся металлов. Увеличение концентрации соли одного из металлов приводит к увеличению процентного состава этого металла. Это увеличение не пропорционально. В некоторых случаях для увеличения содержания металла в сплаве на 5 – 10 % необходимо увеличить концентрацию соли в несколько раз. В других случаях даже незначительное повышение концентрации соли ведет к резкому увеличению содержания металла в сплаве.
3. ОСАЖДЕНИЕ СПЛАВА ОЛОВО-СВИНЕЦ
Оловянно-свинцовые сплавы имеют светло серый цвет. Покрытия такими сплавами легко паяются и сохраняют способность к пайке длительное время (в отличие от чистого олова). Такие покрытия также хорошо обеспечивает спекание деталей. Покрытия оловянно-свинцовыми сплавами применяют для защиты изделий от коррозии в морской воде и ряде других агрессивных сред.
Сплав может быть осажден в весьма широких диапазонах по составу. Наибольшей химической стойкостью обладает сплав с содержанием свинца и олова по 50 %. Оловянно-свинцовые сплавы с содержанием олова от 5 до 17 % применяют как антифрикционные, особенно в сочетании с маслами, где чистый свинец легко растворяется. Покрытия такого состава также выполняют роль смазки при штамповке деталей из листовой стали.
Значительное распространение в промышленности получили сплавы на основе свинца и олова с добавлением легирующих элементов. Эти сплавы применяются, в основном, для работы трущихся деталей в тяжелых условиях, в частности, двигателей внутреннего сгорания, когда коррозионное воздействие топлив и масел при повышенной температуре воздействует на свинец.
Стандартный потенциал олова – 0,136 В.
Стандартный потенциал свинца – 0,126 В.
Катодные и равновесные потенциалы свинца и олова довольно близки, поэтому самоосаждаются из растворов простых солей. Свинец и олово не образуют ни твердых растворов, ни химических соединений.
3.2 Электролиты для осаждения сплавов олово-свинец.
Электрооосаждение покрытий сплавом олово - свинец проводится во фторборатных, кремнийфтористых, пирофосфатных, перхлоратных, сульфаматных и феносульфоновых электролитах.
Наиболее широко используются фторборатные электролиты. В этих электролитах можно получить сплавы любого состава – от чистого свинца до чистого олова путем регулирования состава электролита и режима электролиза. При этом для данного состава электролита большей плотности тока соответствует повышенное содержание олова в катодном осадке, т.к. потенциал свинца несколько благороднее потенциала олова. Выход сплава по току близок к теоретическому из-за высокого перенапряжения водорода на свинце, олове и оловянно - свинцовые сплавах. Олово в электролиты вводят анодным растворением. После приготовления электролиты необходимо проработать током при катодной плотности тока около 2 А/дм2.
СОСТАВ (г/л) ФТОРБОРАТНЫХ ЭЛЕКТРОЛИТОВ И РЕЖИМЫ ЭЛЕКТРОЛИЗА ПРИ 18 ¸ 25 °С СПЛАВОВ ОЛОВА СО СВИНЦОМ.
| Электролит | Pb(BF4)2 | Sn(BF4)2 | HBF4 | H2BO3 | Клей столярный | i, А/дм2 | Sn, % (в сплаве) |
| 1 | 50 – 60 | 5 – 10 | 100 – 140 | - | - | 1 – 2 | 5 – 11 |
| 2 | 100 – 200 | 50 – 75 | 100 – 200 | 15 – 25 | 1 – 3 | 1 – 3 | 5 – 17 |
| 3 | 100 – 120 | 30 – 40 | 250 – 300 | 25 – 40 | 1 – 2 | 1 – 2 | 20 – 25 |
| 4 | 15 – 20 | 25 – 30 | 250 – 300 | 25 – 30 | 3 – 5 | 1 – 2 | £ 60 |
В электролите 1 содержится 1 г/л желатина. В электролите 4 содержится 0,8 – 1,0 г/л гидрохинона.
Присутствие клея или другого коллоида в электролите необходимо для получения осадков с мелкокристаллической структурой, а также для обеспечения необходимого содержания олова в осадке. С увеличением содержания клея увеличивается содержание олова в сплаве, а при полном отсутствии клея выделяется один свинец.
Фенолсульоновый электролит применяют для нанесения прочносцепленных оловянно - свинцовых покрытий на подшипниковые сплавы, содержащие олово (баббиты и бронзы).
Прирофосфатные электролиты имеют более высокую рассеивающую способность, чем фторборатные, отличаются простотой приготовления и неагрессивностью. Электролиз ведут обычно при перемешивании. Содержание олова в покрытии увеличивается при увеличении температуры и плотности тока. Выход по току (анодный) может достигать 100%.
Кремнийфтористые электролиты очень дешевы.
ЭЛЕКТРОЛИТЫ ДЛЯ ОСАЖДЕНИЯ СПЛАВОВ СВИНЦА С ОЛОВОМ.
| Электролит | Состав, г/л. | t, °С. | i, А/дм2 | Аноды | Sn, % (в сплаве) |
| Фенолсульфоновый | Фенолульфоновые:Свинец 100 – 130,Олово 25;Кислота 60 – 90,Желатин 2 | 20 – 40 | 1 – 2 | Сплав с 10 % Sn | 8 – 12 |
| Пирофосфатный | Нитрат свинца 15 – 18,Пирофосфаты олова 20 – 22,Пирофосфаты натрия 120. | £ 60 | 0,5 – 4 | Сплав с 10 % Sn | 1 – 12 |
| Кремний фтористый | Кремнийфториды:Свинца 100 – 150, олова 40 – 60;Кремнийфтористоводородная кислота 60 – 100;Клей столярный 1 | 18 – 25 | 4 – 5 | Сплав Pb с Sn | 16 – 18 |
1. Беленький М.А., Иванов А.Ф. Электроосаждение металлических покрытий. Справ. изд. М.: «Металлургия», 1985.
2. Вячеславов П.М. Электролитическое осаждение сплавов. Л.: «Машиностроение», 1986
3. Гальванические покрытия в машиностроении. Справочник/Под ред. Шлугера М.И. М.: «Машиностроение», 1985.
4. Зальцман Л.Г., Черная С.М. Спутник гальваника. К.:1989.
5. Каданер Л.И. Гальваностегия. К: «Техника», 1964.
6. Каданер Л.И. Справочник по гальваностегии. К.: «Техника», 1976.
7. Кудрявцев В.Т. Электролитические покрытия металлами. М.: «Химия», 1979.
8. Лайнер В.И. Защитные покрытия металлов. М.: «Машиностроение», 1974.
9. Лайнер В.И. Современная гальванотехника. М.: «Металлургия», 1967.
10. Томашов Н.Д., Чернова Г.П. Коррозия и коррозионностойкие сплавы. М.: «Металлиргия», 1973.
11. Федотьев Н.Б. Бибикова Н.Н. Вячеславов П.М. Грихиес С.Я. Электролитические сплавы. М.: «Машгиз», 1961.
12. Ямпольский А.М. Ильин В.А. Краткий справочник гальванотехника. Л.: «Машиностроение», 1981.