Этилендиаминовый электролит:
CuSO4*5H2O – 100 ¸ 125 г/л.
ZnSO4*7H2O – 15 ¸ 25 г/л.
(NH4)2SO4 – 45 ¸ 60 г/л.
Этилендиамин – 55 ¸ 60 г/л.
Na2SO4*10H2O – 45 ¸ 60 г/л.
Электролиз ведется при температуре 15 ¸ 25°С, iк – 0,5 ¸ 2 А/дм2, рН – 7,8 ¸ 8,3. Анод – медь. Особенностью этилендиаминовых электролитов является то, что детали загружаются в ванну под током плотностью, в 3-5 раз превышающую рабочую. Длительность «толчка тока» составляет 30-60 сек. Из этилендиаминовых электролитов осаждаются плотные мелкозернистые и блестящие осадки меди. Для улучшения сцепления осадков со стальной основой рекомендуется производить осаждение из двух ванн (первый слой осаждается из электролита с более низкой концентрации меди).
Аммиакатный электролит:
CuSO4*5H2O – 90 г/л.
(NH4)2SO4 – 80 г/л.
NH4NO3 – 40 г/л.
NH4OH– 180 г/л.
Электролиз ведется при температуре 20°С, iк – 1,5 ¸ 8 А/дм2, рН – 9,0 ¸ 9,5. Анод – медь. Одними из достоинств электролита являются высокая рабочая плотность тока и достаточно большая производительность. Осадки из аммиакатных электролитов обладают прочным сцеплением со стальной основой. Однако для них характерна низкая устойчивость состава вследствие сильного испарения, а также наличие мощной вытяжной системы вентиляции. Аммиакатные электролиты обладают несколько худшей рассеивающей способностью по сравнению с пирофосфатными электролитами.
ЭЛЕКТРОЛИТЫ НИКЕЛИРОВАНИЯ.
Электролиты никелирования очень чувствительны к органическим и неорганическим примесям. Правильное приготовление электролита обеспечивает надежную работу в течение длительного времени. При соответствующей очистке и корректировке этот электролит можно использовать несколько лет. В роли буферного соединения в сульфатных электролитах обычно используют борную кислоту. Возможно также использования солей уксусной кислоты.
Сернокислые электролиты.
NiSO4*7H2O – 240 ¸ 340 г/л.
NiCl2 *6H2O – 30 ¸ 40 г/л.
Н3ВО3 – 30 ¸ 40 г/л.
Электролиз ведется при температуре 45 ¸ 60 °С, iк – 2,5 ¸ 10 А/дм2. Анод – никель. Выход никеля по току 95%. Перемешивание проводят сжатым воздухом. рН электролита 4,5 ¸ 5,2.
Для скоростного осаждения никеля используются фторборатные или кремнийфтористоводородные электролиты. Они позволяют вести осаждение при высоких плотностях тока. Осадки получаются светлые и элластичные.
Фторборатный электролит.
Ni(BF4)2 – 300 ¸ 400 г/л.
NiCl2 *6H2O – 10 ¸ 15 г/л.
Н3BO3 – 10 ¸ 15 г/л.
Кроме того, электролит содержит некоторое количество НBF4.
Электролиз ведется при температуре 45 ¸ 55 °С, iк – 10 ¸ 20 А/дм2. Анод – никель. Выход никеля по току до 100. рН электролита 3 ¸ 3,5.
Мткротвердость осадков, полученных из электролита, достигает 3,5 гПа. Электролит используют как в стационарных ваннах, так и в барабанах и колоколах.
Кремнийфтористоводородный электролит.
Ni(НBF6)2 – 400 ¸ 700 г/л.
NiCl2 *6H2O – 25 ¸ 50 г/л.
Н3BO3 – 30 ¸ 40 г/л.
Кроме того, электролит содержит некоторое количество H2SiF6.
Электролиз ведется при температуре 20 ¸ 50 °С, iк – до 15 А/дм2. Анод – никель. Выход никеля по току до 100. рН электролита 0,5 ¸ 1.
В качестве буферных добавок для таких электролитов иногда используют фториды.
Для получения покрытий с минимальными внутренними напряжениями используются сульфаминовые электролиты. Эти электролиты применяются для нанесения толстых слоев никеля, при покрытии неметаллов по проводящему слою или металлов по разделительному слою, а также для осаждения специальных (например, магнитных) покрытий. Сульфаминовые электролиты также позволяют получить пластичные осадки с очень большой степенью сцепления с основой.
Ni(Н2NSO3)2 – 280 ¸ 300 г/л.
NaCl – 12 ¸ 15 г/л.
Н3BO3 – 25 ¸ 30 г/л.
Моющее средство «Прогресс» или ОС-20 – 2 ¸ 3 мл/л.
Паратолуолсульфамид – 1,5 ¸ 2 г/л.
Электролиз ведется при температуре 50 ¸ 60 °С, iк – 5 ¸ 12 А/дм2. Анод – никель. Выход никеля по току до 100. рН электролита 3,6 ¸ 4,2.
1. ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА.
1.1. ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОПЕРАЦИЙ.
1. Химическое обезжиривание.
Химическое обезжиривание поверхности деталей применяется перед нанесением гальванических покрытий, как правило, предшествует электрохимическому обезжириванию. Применяется при наличии на деталях толстых жирных пленок.
Химический способ удаления жиров основывается на взаимодействии с органическими растворителями и щелочами. Это взаимодействие приводит к растворению жиров, их омылению или образованию эмульсий.
Для обезжиривания используется следующий состав:
NaOH – 30 мг/л;
Na3PO4 – 20 мг/л;
Na2SiO3 – 15 мг/л;
Синтанол ДС-10 – 10 мг/л;
Обезжиривание ведется при температуре 60 – 80 ˚С в течение 5 – 20 минут.
2. Электрохимическое обезжиривание.
Электрохимическое обезжиривание более эффективно, чем химическое, но применяется только для тонких жировых пленок. При проведении электрохимического обезжиривания на детали образуются пузырьки газа, которые способствуют отрыву загрязнений.
Электрохимическое обезжиривание бывает катодным и анодным. Катодное обезжиривание быстрее, но возникает опасность наводораживания поверхности. Анодное обезжиривание более медленное, нет наводораживания поверхности, но возникает опасность подтравливания поверхности деталей.
В данной работе предлагается сначала провести катодное обезжиривание, затем поменять полярность и короткое время проводить анодное обезжиривание для того, чтобы удалить водород из детали.
Состав электролита:
NaOH – 20 мг/л;
Na3PO4 – 30 мг/л;
Na2SiO3 – 30 мг/л;
Синтанол ДС-10 – 2 мг/л;
Обезжиривание ведется при температуре 60 – 70 ˚С. В течение 8 минут проводится катодное обезжиривание при iк – 2 – 10 А/дм2. В течение 2 минут проводится катодное обезжиривание при iа – 2 – 10 А/дм2.
3. Активирование.
Операция предназначена для удаления тончайших оксидных пленок с поверхности деталей. Ее проводят между процессами обезжиривания и нанесения покрытий. Лучше, когда в процессе активации исключается промежуточная промывка. Тогда в ванну активации включаются те элементы, перенос которых в гальваническую ванну не приводит к ухудшению процесса.
Раствор для активации содержит H2SO4 - 120 мл/л.
4. Промывка.
Цель промывки – не только тщательно удалить с поверхности изделий растворы и продукты от предыдущих операций, ни и при экономном расходе воды обеспечить их минимальное попадание в сточные воды.
Существует 2 смены промывки деталей: одноступенчатая (промывка в одной ванне с проточной водой) и многоступенчатая (промывка в нескольких последовательно установленных ваннах с проточной водой). Многоступенчатая промывка может быть прямоточной и противоточной (каскадной 2-х и 3-х ступенчатой).
Каждая из схем промывки может быть дополнена ванной улавливания (ванна с непроточной водой).
В гальваническом производстве различают 3 вида промывок: холодную (температура не нормируется), теплую (температура 40 – 50 ˚С), горячую (температура 70 – 90 ˚С).
5. Осаждение покрытия.
Для осаждения подслоя меди на стальные детали используется пирофосфатный электролит.
CuSO4*5H2O – 70 ¸ 90 г/л.
K4P2O7 – 350 г/л.
NH4OH (25% раствор) – 1 ¸ 2 г/л.
Кислота лимонная 20 г/л.
Электролиз ведется при температуре 35 ¸ 40°С, iк – 0,8 ¸ 1,7 А/дм2, рН – 8,3 ¸8,5. Анод – медь. При нанесении покрытий на сталь следует загружать детали в электролит под током. Кроме того, в начале электролиза необходима повышенная плотность тока (1,0 ¸ 1,5 А/дм2) в течение 20 ¸ 50 сек.
С увеличением концентрации свободных ионов P2O74- уменьшается склонность анодов к пассивации. И улучшается сцепление медных осадков с основой.
Для приготовления электролита сначала к теплому (температура 30 – 40 ˚С) раствору CuSO4 добавляют раствор K4P2O7 в количестве, необходимом для образования Cu2P2O7 по реакции:
2CuSO4 + K4P2O7 = Cu2P2O7 + 2 K2SO4.
Полученный осадок фильтруют и промывают до полного удаления ионов SO42-, после чего в избытке добавляют K4P2O7. В результате образуются комплексные ионы [Cu(P2O7)] 2- и [Cu(P2O7) 2] 6- , которые существуют при рН 7,5 – 9,5.
Введение в электролит лимонной кислоты, NH4OH и других добавок улучшает работу анодов и способствует повышению допустимой плотности тока при относительно высоком выходе меди по току (близок к 100%).
Для осаждения никеля используется простой сернокислый электролит.
NiSO4*7H2O – 250 ¸ 300 г/л.
NаCl – 10 ¸ 15 г/л.
Н3ВО3 – 30 ¸ 40 г/л.
1,4-бутиндиол – 1,0 ¸ 1,5 г/л.
Формальдегид – 0,01 ¸ 0,05 г/л.
Хлорамин Б – 2,0 ¸ 2,5 г/л.
ОС-20 – 2 ¸ 5 мл/л.
Электролиз ведется при температуре 45 ¸ 60 °С, iк – 3 ¸ 5 А/дм2. Анод – никель. рН электролита 4,5 ¸ 5,5.
Электроосаждение никеля проходит при повышенной катодной и анодной поляризации. При пассивации анодов уменьшается концентрация ионов никеля в прикатодном пространстве. Это приводит к снижению выхода по току. Введение ионов Cl- снижают анодную поляризацию, т.к. Cl- разряжаясь на аноде, растворяют пассивную пленку и снижают анодную поляризацию. Но, повышенное содержание ионов Cl- увеличивают растворимость анодов, что приводит к нестабильности работы ванны и повышению рН катодного пространства. Поэтому необходимо контролировать содержан хлорид-аниона в электролите.