1.2.3 Вибір електроліту для нанесення гальванічного покриття

1.2.3.1 Електроліти кадміювання

Електролітичне осадження кадмію може здійснюватися з розчинів, в яких є різні сполуки кадмію, як простих солей Cd так і у вигляді комплексних речовин.

Для електролітичного кадміювання широко використовують ціаністі електроліти, а також кислі сульфатні, борфтористоводневі, фенолсульфонові та аміакатні електроліти. Для осадження кадмію також можна застосовувати сульфаматні та етилендіамінові електроліти.

Кислі електроліти кадміювання мають низьку розсіювальну здатність і їх застосовують тільки для деталей простої конфігурації. Крім того всі кислі електроліти кадміювання без добавок органічних речовин утворюють грубі крупнозернисті осади кадмію на катоді.

Для отримання дрібнозернистих осадів до електролітів рекомендується додавати столярний клей чи желатин, диспергатор НФ, нафталіндисульфокислоту або її натрієву сіль та ряд інших добавок.

На практиці використовують сульфатний електроліт наступного складу:

CdSO₄ 40-60 г/л;

Na₂SO₄ 40-60 г/л;

H₂SO₄ 40-60 г/л;

Режим роботи:

температура 15-25°С;

і_к 1-3 А/дм².

Кадмій знаходиться в вигляді простого гідратованого іону Cd²⁺ і тому катодна поляризація незначна, введення органічних ПАВ сприяє збільшенню катодної поляризації і отриманню дрібнозернистих осадів кадмію в умовах підвищеної розсіювальної здатності.

Для інтенсифікації процесів кадміювання у кислих електролітах використовують фторборатні електроліти, яким притаманна краща розсіювальна здатність та можливість застосовувати більш високі густини струму. Склад електроліту:

B₂CdF₈ 140-145г/л;

HBF₄ 33-35 г/л;

столярний клей 1-2 г/л;

Режим електролізу:

pH3-4

температура 15-30 °С;

і_к 3-4 А/дм².

Фторборатні електроліти дорожчі за сульфатні, за рахунок високої вартості сполук бору.

Недоліки при роботі з кислими електролітами кадміювання пов’язані із зміною кислотності. При зниженні кислотності (підвищення рН) покриття в заглибинах темніше, при підвищенні кислотності осади кадмію стають крупнокристалічними. Утворення губчастих темних покриттів можливе із-за присутності в електроліті домішок електропозитивних металів (мідь, олово, нікель, сурьма), що усувається проробкою електроліту при густині струму і_к = 0,3-0,5 А/дм2.

Для ціаністих компонентів основним компонентом є ціаніста сіль Na₂[Cd(CN)₄], де кадмій знаходиться у вигляді аніона [Cd(CN)₄]^2-. За рахунок високої стійкості комплексного іону та великої катодної поляризації, ціаністі електроліти кадміювання володіють гарною розсіювальною здатністю. Ціаністі електроліти стабільні в роботі та менш чутливі до забруднень, тому такі електроліти широко використовують у промисловості для покриття деталей складного профілю. Склад типового ціаністого електроліту :

CdO 25-40 г/л;

NaCN 80-130 г/л;

NaOH 20-30 г/л;

Na₂SO₄ 40-60 г/л;

NiSO₄ 1,0-1,5 г/л.

Режим електролізу:

температура 15-25 °С;

і_к 0,5-2 А/дм².

Для отримання дрібнозернистих та напівблискучих покриттів додають ПАР (поверхнево-активні речовини). Основний компонент – сіль кадмію знаходиться в невеликій концентрації, щоб не погіршувати розсіювальну здатність електроліту.

При концентрації ціаністого натрію менше ніж 80 г/л починається пасивація анодів, а при надлишку ціаністого натрію покращується розсіювальна здатність, але зменшується вихід за струмом.

Гідроксид натрію покращує якість покриття та збільшує вихід за струмом. Солі нікелю в невеликих кількостях покращують якість осаду. Присутність карбонатів внаслідок розчинення вуглекислого газу в електроліті в малих кількостях впливає позитивно на роботу ванни, а накопичення карбонатів більше 80 г/л погіршує якість кадмієвих осадів.

Головним недоліком ціаністих електролітів є його токсичність.

Для заміни токсичних ціаністих електролітів кадміювання представлені електроліти, до складу яких входять різні комплексоутворюючі компоненти, які наближають властивості цих електролітів до ціаністих. Одним з таких електролітів є аміакатний (хлористо-амонійний) електроліт, де кадмій знаходиться у вигляді комплексного катіона [Cd(NН₃)₄]^2-.

Склад електроліту:

CdSO₄ 40-60 г/л;

(NH₄)₂SO₄ 240-250 г/л;

Диспергатор НФ-А 50-100 мл/л

Уротропін 15-20 г/л;

Режим електролізу:

pH4-6

температура 15-25 °С;

і_к 0,5-1,5 А/дм².

Катодна поляризація і структура осадів при осадженні кадмію з аміакатних електролітів також залежать від величини pH. При pH<6 катодна поляризація дуже мала, осади мають крупнокристалічну структуру і розподілення металу таке ж, як і в кислих електролітах. Катодна поляризація значно збільшується при введенні ПАВ, відповідно підвищується розсіювальна знатність і покращується структура покриття.

Електроліту характерна висока розсіювальна здатність і стабільність. Покриття напівблискуче на деталях складної форми. Високий вихід за струмом знижує можливість наводнювання і рекомендується для покриття пружинних деталей.