Исследования электролитов кадмирования
ах кадмиевые оксиды растворяются с
высоким выходом по току ( около 100%) .
Рекомендуется следующий состав электролита (гр./л.):Cd (SO3NH2)2 (100-
120),сульфаниловая кислота NH2SO3H (28),CH3COOH (20),органическая добавка
(0,01-10),pH=2.5-3.5 ,i=(1-10) 10 A/м , выход Cd по току при i=5 10
A/м 100% . Для получения блестящих осадков Cd предложен электролит
следующего состава (гр./л.) ;CdSO4 8/3H2O (50-60), H2SO4 (50-60) , ЭК (7-
12), СВ-1147 (1-2), t=18-35 ,i=(2-8) 10 A/м , выход металла по току 83-
65%.
Аммиакатные электролиты.
Из аммиакатных электролитов кадмирования применяют главным образом
растворы CdO или Cd(OH)2 в концентрированном растворе сернокислого аммония.
Образующаяся при этом соль [Cd(NH3)n]SO4 или [Cd(NH3)n(H2O)m]SO4
растворяется в воде значительно лучше, чем хлораллинакат Cd
[Cd(NH3)n(H2O)m]Cl2 и позволяет работать при более высоких плотностях тока
. В 1n - 4n растворах хлористого аммония при 20 растворяется около 0,13г-
экв Cd , в связи с чем допустимый предел катодной плотности тока не
превышает 30 А/м.
Растворимость фтористоаммиакатной комплексной соли Cd выше, чем
хлораммиакатной , но вследствии агрессивности эти растворы менее удобны на
производстве.
Растворимость cod в растворе (NH4)SO4 в большей степени зависит от рН
среды. Так минимальное содержание Cd ( 1.4 г-экв/л.) в 4n растворе
(NH4)2SO4 соответствует рН=6-7 , а в 2n растворе рН=6.8-9.6.
При рН 6 катодная поляризация очень мала , осадки имеют
крупнокристаллическую структуру. Более мелкозернистые осадки Cd характерны
для раствора содержащего 265-300гр./л.(4-4.5n)(NH4)2SO4 и органические
ПАВ, при рН=7.8-8.5.Для улучшения качества осадка к аммиакатным
электролитам кадмирования добавляют - клей, желатин, тиокарбамид, декстрин,
этилендиамин, уротропин, гликонол.
t электролитов 18-30( С
i=(0,25-1,5) 10 А/м
Пирофосфатные электролиты.
Исходными компонентами являются соединения CdO или Cd(OH)2, CdSO4
8/3H2O, Cd2P2O7 2H2O и K4P2O7 3H2O.
Растворимость пирофосфата Cd в растворах пирофосфатных солей щелочных
металлов незначительна. Для получения пирофосфатного электролита
кадмирования необходимо брать 15-20 кратный избыток K4P2O7 по отношению к
CdSO4 (моль/л.).Наибольшая растворимость K4P2O7 при t=25 С в 1 моль/л.
растворе K4P2O7 (385 K4P2O7 3H2O) составляющем 3.6 10 гр.-ион Cd2+, или
0.036 моль/л.(9.2 гр./л. CdSO4 8/3H2O).При этом рН=10,4-10,7.
Наиболее эффективной добавкой оказался трилон-Б (0,1
моль).Пирофосфатный электролит кадмирования обладает высокой рассеивающей
способностью (при присутствии трилона-Б) и хорошими буферными свойствами в
рабочем интервале рН=7,5-9. По коррозионным свойствам кадмиевые покрытия из
пирофосфатных электролитов не отличаются от осадков Cd , полученных из
цианистых электролитов . Рекомендуются следующие условия электролитического
кадмирования из пирофосфатного электролита : электролит содержит 192 гр./л.
(0,5 м./л.) K4P2O7 3H2O , 9,2 гр./л. CdSO4 8/3H2O ; t электролита 50( C ,
i=(0,2-2) 10 A/м , i=(0,2-0,4) 10 A/м.
Электроосаждение Cd из пирофосфатного раствора протекает при
значительном смещении катодного потенциала в сторону отрицательных значений
при повышении i выход металла по току снижается, что наряду с высокой
поляризуемостью катода способствует равномерному распределению металла по
катодной поверхности.
Экспериментальная часть.
Методика работы.
Подготовка металла к электролизу:
1.Обезжиривание.
Детали, поступающие в гальванический цех, могут быть покрыты густым
слоем смазки, слоем жидких масел или невидимым глазом тончайшими жировыми
пленками. Наряду с остальными смазками на поверхности металла могут быть
разного рода загрязнения. Во всех случаях указанные загрязнения и жировые
пленки , изолируя поверхность детали от контакта с водным раствором ,
препятствуют процессам травления и непосредственно электроосаждению.
Поэтому они должны быть полностью удалены. Достигается это путем
обезжиривания.
Для обезжиривания металла мы применяем раствор , содержащий 30 гр./л.
NaOH , 30 гр./л. Na3PO4 , 3-5 гр./л. оксифоса-Б. В растворах происходит
омыление жиров животного и растительного происхождения , в результате чего
они расщепляются на натриевые и калиевые мыла. Эти мыла резко снимают
поверхностное натяжение растворов и оказывают пептизирующее действие , что
способствует отрыву загрязнений от поверхности металла . Так как
минеральные масла в растворах щелочей не расщепляются мы вводим смачивающее
ПАВ оксифос-Б. Чтобы ускорить омыление жиров обезжиривание мы проводим
при t=70( C. Сам процесс обезжиривания длится 15 минут.После чего металл
промывается.
2. Травление.
После удаления загрязнений и жировых пленок должны быть удалены окислые
пленки , налеты ржавчины и другие химические соединения , образующиеся на
поверхности металла. Эти соединения при достаточно большой толщины и
сплошности могут совершенно воспрепятствовать осаждению покрытия или сильно
ослабить сцепление покрытия с основой металла. Для удаления этих окислых и
других пленок детали подвергают травлению. Раствор для травления , который
мы применяем , состоит из 40 гр./л. HCl и 40 гр./л. H2SO4 , при t=25( C .
Процесс травления длится 10 секунд. После чего металл промывается и
отправляется на электролиз.
Электроосаждение кадмия.
В работе для осаждения кадмия применялся гальваностатический режим
электролиза. Электролизер был подключен к выпрямителю ВАК , ток измерялся с
помощью амперметра.
В качестве основного электролита использовались два раствора
:
1. раствор сульфата кадмия и сульфата аммония ;
2. раствор борфтористого кадмия , подкисленного серной
кислотой.
Электролиты готовились следующим образом :
1. 10 гр. сульфата кадмия и 50 гр. сульфата аммония растворяли при
перемешивании в 200 мл. воды , при комнатной температуре.
2. 30 гр. борфтористого кадмия растворяли при небольшом перемешивании в
200 мл. воды при комнатной температуре. Затем туда же добавляли 2
мл. 2 н. серной кислоты.
Кадмий осаждался на стальные электроды , предварительно прошедшие
зачистку , обезжиривание и травление , о которых было сказано выше.
Интервал плотности тока изменялся от 0.5 до 2 А/дм . Время изменялось
обратно пропорционально плотности тока : при 2 А/дм - 5 минут , при 0.5
А/дм - 20 минут.
Из основных растворов электролитов были получены следующие
покрытия :
| | |
| |Раствор Cd(BF4)2 и H2SO4. |
| |На пластине образовался налет |
| |серого цвета , он хорошо |
| |прикреплен к основанию . |
| | |
| | |
| | |
| | Раствор (NH4)2SO4 и CdSO4. |
| | На пластине образовался серый , |
| |матовый , рыхлый налет . |
| |При трении легко отпадает . |
Как сказано выше , на качество кадмиевого покрытия можно повлиять
различными факторами (плотность тока , концентрация осаждаемых ионов ,
перемешивание , поляризация , ПАВ , изменение температуры и т. д. ). В нашу
задачу входило исследование влияния на осаждение кадмия различных добавок
ПАВ , изменения плотности тока и температуры электролита и получение
наиболее качественного покрытия мелкозернистой структуры.
Влияние этих факторов мы исследовали на растворе , который состоит из
Cd(BF4)2 и H2SO4. В раствор электролитов мы добавили водный раствор
желатина.
| |1 капля. |
| |На пластине образовалась пленка |
| |светло-серого цвета, хорошо |
| |прикреплена к основанию . |
| | |
| | |
| | 2 капли. |
| |На пластине образовался налет |
| |серебристо-серого цвета , при |
| |трении верхняя часть налета |
| |стирается и открывается сероватая |
| |пленка. |
| | |
| | |
| |3 капли. |
| |На пластине образовался налет |
| |темно-серого цвета. |
| |По поверхности покрытие |
| |распространено неравномерно, но |
| |имеет хорошее сцепление с основой.|
При добавлении к раствору электролитов водного раствора
крахмала получили покрытия :
| |1 капля.
| |  скачать работу |
Исследования электролитов кадмирования |
