ЗМІСТ:
1. ВСТУП. 2
1.1 Призначення покриттів. 2
1.2 Вимоги до покриттям. 3
2. Осаджена СПЛАВІВ. 4
3. Осаджена СПЛАВ СВИНЕЦЬ-Олово 8
3.1 Загальні відомості. 8
3.2 Електроліти для осадження сплавів свинець-олово. 9
4. СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ 11
ВСТУП.
Призначення покриттів.
У загальній системі заходів щодо захисту металевих виробів, конструкцій іспоруд від корозії займають захисні покритія.Разлічают захисніпокриття на органічної та неорганічної основі. До першої групи відносятьлакофарбові, полімерні та пластикові покриття, до другої групи --металеві, окисних і сольові покриття. Як теоретична основа, так ітехнологія нанесення цих двох груп різна.
Крім покриттів, призначених для захисту основного металу від корозії,розрізняють захисно-декоративні покриття. Вони не тільки повинні захищатиосновний метал, але і повідомляти його поверхні красивий, часто блискучийвид протягом певного періоду експлуатації.
Досить широке застосування знаходять зносостійкі покриття, призначенняяких зводиться до підвищення опірності тертьових поверхоньмеханічного зносу. Такі покриття часто використовуються для захистуциліндрів двигунів внутрішнього згоряння автомобілів, тракторів,авіаційних моторів і інших подібних агрегатів.
Покриття з металів і сплавів повідомляють поверхні виробів певніоптичні, магнітні, антифрикційні та інші фізико-механічнівластивості. В електронній та приладобудівної промисловостях застосовуютьсяпокриття з дорогоцінних металів - при виробництві напівпровідниковихприладів і різного роду електричних контактів, коли поряд зхімічну стійкість потрібно повідомити високу електропровідність, низькеі постійне перехідний електричний опір і цілий ряд іншихвластивостей.
Вибір виду покриття та його товщини визначається призначенням вироби,матеріалів, з якого вона зроблена, умовами експлуатації. При цьомувраховуються призначення і властивості покриття, допустимість контактівсполучених металів і економічну доцільність.
Вимоги до покриттям.
У залежності від призначення покриттів, до них висувають різнівимоги. Пред'являються вимоги в значній мірі задовольняютьсяпри надійної підготовки основного металу, правильному виборі типуелектроліту та оптимальної концентрації компонентів електроліту, а такожналежному виборі режиму електролізу. Однак, незалежно від призначення,загальним вимогою, яким повинні відповідати всі покриття, єміцне зчеплення з основою. Іншими вимог, що пред'являються допокриттям, є дрібна структура осаду, а при нанесенні блискучихпокриттів, вони повинні блищати без полірування. Покриття повинні матимаксимально рівномірну товщину на різних ділянках (виступах іпоглибленнях), тому що товщина є найважливішою характеристикою покриття,визначає термін його захисної дії. Покриття повинні мати мінімум пір
(навіть мікроскопічних розмірів). Ця вимога не так істотно принанесенні анодних покриттів. Анодним є покриття, метал якогомає більш електронегативний потенціал, ніж метал вироби. Учерез корозію руйнується таке покриття, а не метал підкладки.
Існують катодні покриття (метал покриття електропозитивні металуоснови). Ці покриття захищають чисто механічно. Вони повинні бутибеспорістимі, тому що корозійна середу, проникаючи через пори до основногометалу, руйнують його. Катодного покриття при наявності пір навіть прискорюютькорозійний процес. Захисні властивості таких покриттів можна підвищити зарахунок багатошаровості.
осаджена СПЛАВІВ.
Часто в промисловості використовуються покриття, що складаються не з чистих металів, а із сплавів. Деякі метали взагалі не осідають в чистому вигляді, а лише спільно з іншими металами. Електроосадження сплави часто відрізняються рядом цінних властивостей: підвищеною стійкістю проти корозії, підвищеною твердістю, магнітними, антифрикційними властивостями, приємним зовнішнім виглядом і ін
Незважаючи на принципову можливість, встановлену в лабораторних умовах, електролітичного осадження різних сплавів, широке промислове застосування отримали: латунірованіе, бронзірованіе, сплави золота, сплави олова, магнітні сплави. Такий стан, очевидно, пов'язано, з одного боку, великою складністю осадження сплавів в порівнянні з осадженням чистих металів, з іншого - недостатнім вивченням самого механізму процесу осадження сплавів.
Головними чинниками, що визначають принципову можливість осадження двох і більше металів і відносний склад сплаву, є: величини рівноважних потенціалів кожного металу в даному електроліті; катодна поляризація кожного металу; відносна концентрація іонів кожного що осідає, металу, особливо в прікатодном просторі; перенапруження водню на осідає сплаві; режим електролізу - температура, щільність струму, перемішування, наявність в розчині колоїдів або інших ПАР.
Вплив кожного фактора може бути враховано, але надзвичайно важко передбачити ефект від одночасної зміни двох або більше параметрів.
У розчинах простих солей лише деякі метали мають близькі значення стандартних рівноважних потенціалів. Звідси виникає необхідність максимально зблизити потенціали загрожених металів.
Рівноважний потенціал визначається наступним рівнянням:
де:
Ер - рівноважний потенціал;
Е0 - стандартний потенціал;
R - газова стала;
Т - абсолютна температура; n - валентність;
F - число Фарадея; аn + - активність іонів.
У цьому рівнянні величини стандартного потенціалу, газової постійної і числа Фарадея - це постійні, валентність в цiй електроліті теж величина постійна. Оскільки в даному рівнянні фігурує абсолютна температура, то її підвищення на кілька десятків градусів істотно не змінить величину рівноважного потенціалу. На активність іонів в розчинах простих солей практично неможливо вплинути шляхом зміни концентрації, тому що збільшення концентрації в 10 разів збільшує потенціал на 0,057 В (для одновалентних іонів) або на 0.029 В (для двовалентних іонів). Цілком очевидно, що для зближення потенціалів, стандартні значення яких відрізняється на десяті частки вольта або вольт, недостатньо вдатися до сильного підвищення або зниження концентрації іонів в електроліті. Підвищувати концентрацію іонів в електроліті на багато порядків не можна через обмеженість розчинності солей, а зменшувати концентрацію іонів шляхом розбавлення розчину теж не можна.
Єдина можливість зближення рівноважних потенціалів, стандартні значення яких відрізняються на 0,5 (1, 0 В, зводиться до зв'язування розряджаються іонів в комплекси. При цьому більш благородний метал зв'язується в більш міцний комплекс і навпаки. Часто вдаються до ціаніду лужних металів для зближення рівноважних потенціалів, стандартні значення яких сильно різняться. Т.к. ціанід є сильною отрутою, то було зроблено багато спроб замінити його іншими комплексоутворювачів, але, в більшості випадків, невдало. Однак є метали, коли один або обидва загрожених металу не можуть утворювати міцних ціанистих комплексів, тоді доводиться використовувати інші електроліти. Наприклад, олово осідає з лужного електроліту.
При осадженні сплавів необхідно враховувати не тільки величину різниці рівноважних потенціалів, а й величину поляризації при відповідних щільності струму.
Крім зближення потенціалів, як рівноважних, так і катодних, необхідно піклується про стійкість електроліту , про можливість застосування в ньому високих густин струму, про нормальний плин анодного процесу, підтриманні сталості електроліту і ряді інших показників, що характеризують процес.
катодна поляризація окремих компонентів сплаву часто відіграє значну роль з точки зору можливості осадження сплаву і кількісного співвідношення їх у сплаві. катодний потенціал включає значення рівноважного потенціалу і величину поляризації.
Ек = Ер + (Е = + (Е
Електролітичне осадження сплавів не завжди протікає з теоретичним виходом по току, для обчислення якого необхідно виходити з електрохімічного еквівалента сплаву. Процес часто супроводжується виділенням водню, який не тільки позначається на виході за струмом та якість покриття, але і робить вплив на склад сплаву. Це відбувається тому, що виділяється водень перемішує прікатодний шар електроліту і змінює концентрацію іонів загрожених металів.
Якщо рівноважні потенціали двох металів досить близькі, але процес розряду іонів з більш електронегативний потенціалом супроводжується більш високою поляризацією, то виділення металу утруднений. При досить великій різниці потенціалів для іонів металу з більш електронегативний потенціалом, але з більшою поляризацією, виділення сплаву полегшується у міру підвищення щільності струму. Причому процентний вміст металу з більш електронегативний потенціалом збільшується у міру підвищення щільності струму.
гальванічного покриття сплавами часто піддаються сильно профільовані вироби. На різних ділянках поверхні таких виробів встановлюється різна щільність струму. Тому потрібно, щоб зі зміною щільності струму складу сплаву і його зовнішній вигляд сильно не змінювалися і щоб на ділянках з мінімальною щільністю струму облягали сплав потрібного складу.
Ці умови виконуються при достатній близькості компонентів сплаву.
Хімічний склад електроосаждаемих сплавів залежить від співвідношення в електроліті, особливо в прікатодном шарі, концентрацій солей обложників металів. Збільшення концентрації солі одного з металів приводить до збільшення процентного складу цього металу. Це збільшення не пропорційно. У деяких випадках для збільшення вмісту металу в сплаві на 5 - 10% необхідно збільшити концентрацію солі в кілька разів.
В інших випадках навіть незначне підвищення концентрації солі веде до різкого збільшення вмісту металу в сплаві.
осаджена сплави олова-СВИНЕЦЬ
Загальні відомості.
олов'яно-свинцеві сплави мають світло сірий колір. Покриття такими сплавами легко паяются і зберігають здатність до пайки тривалий час (на відміну від чистого олова). Такі покриття також добре забезпечує спікання деталей. Покриття олов'яно-свинцевими сплавами застосовують для захисту виробів від корозії в морській воді та ряді інших агресивних середовищ.
Сплав може бути обложено в досить широких діапазонах за складом.
Найбільшою хімічну стійкість має сплав з вмістом свинцю і олова по 50%. олов'яно-свинцеві сплави із вмістом олова від 5 до 17% застосовують як антифрикційні, особливо в поєднанні з маслами, де чисте свинець легко розчиняється. Покриття такого складу також виконують роль мастила при штампування деталей з листової сталі.
Значного поширення в промисловості отримали сплави на основі свинцю та олова з додаванням легуючих елементів. Ці сплави застосовуються, в основному, для роботи тертьових деталей у важких умовах, зокрема, двигунів внутрішнього згоряння, коли корозійний вплив палив і мастил при підвищеній температурі впливає на свинець.
Стандартний потенціал олова - 0,136 В.
Стандартний потенціал свинцю - 0,126 В. < p> катодні і рівноважні потенціали свинцю і олова досить близькі, тому самоосаждаются з розчинів простих солей. Свинець і олово не утворюють ні твердих розчинів, ні хімічних сполук.
Електроліти для осадження сплавів олово-свинець.
Електрооосажденіе покриттів сплавом олово - свинець проводиться під фторборатних, кремнійфторістих, пірофосфатних, перхлоратних, сульфаматних і феносульфонових електролітах.
Найбільш широко використовуються фторборатние електроліти. У цих електролітах можна отримати сплави будь-якого складу - від чистого свинцю до чистого олова шляхом регулювання складу електроліту і режиму електролізу.
При цьому для даного складу електроліту більшій щільності струму відповідає підвищений вміст олова в катодного осаді, тому що потенціал свинцю кілька благородніше потенціалу олова. Вихід сплаву по струму близький до теоретичного через високий перенапруги водню на свинці, олові і олов'яно - свинцеві сплавах. Олово в електроліти вводять анодним розчиненням. Після приготування електроліти необхідно опрацювати струмом при катодного щільності струму близько 2 А/дм2.
СКЛАД (г/л) ФТОРБОРАТНИХ електролітів і РЕЖИМИ Електролізу ПРИ 18 (25
(С сплави олова зі свинцем.
| Електр | Pb (BF4) 2 | Sn (BF4) 2 | HBF4 | H2BO3 | Клей | i, | Sn,% (в |
| оліт | | | | | столярно | А/дм2 | сплаві) |
| | | | | | Ий | | |
| 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 |
У електроліті 1 міститься 1 г/л желатину. У електроліті 4 міститься
0,8 - 1,0 г/л гідрохінону.
Присутність клею або іншого колоїду в електроліті необхідно для отримання опадів з дрібнокристалічної структурою, а також для забезпечення необхідного змісту олова в осаді. Зі збільшенням змісту клею збільшується вміст олова в сплаві, а при повній відсутності клею виділяється один свинець.
Фенолсульоновий електроліт застосовують для нанесення прочносцепленних олов'яно - свинцевих покриттів на підшипникові сплави, що містять олово
(бабіти та бронзи).
Прірофосфатние електроліти мають більш високу розсіюють здатність, ніж фторборатние, відрізняються простотою приготування і неагресивні. Електроліз ведуть зазвичай при перемішуванні. Вміст олова в покритті збільшується при збільшенні температури і щільності струму.
Вихід по струму (анодний) може досягати 100%.
Кремнійфторістие електроліти дуже дешеві.
Електроліти для осадження СПЛАВІВ ПЛЮМБУМУ з оловом.
| Електроліт | Склад, г/л. | t, (С. | i, А/дм2 | Аноди | Sn,% (в |
| | | | | | Сплаві) |
| Фенолсульфон | Фенолульфоновие: | 20 - 40 | 1 - 2 | Сплав з 10 | 8 - 12 |
| овий | Свинець 100 - 130, | | |% Sn | |
| | Олово 25; | | | | |
| | Кислота 60 - 90, | | | | |
| | Желатин 2 | | | | |
| Пірофосфатни | Нітрат свинцю 15 - | (60 | 0,5 - 4 | Сплав з 10 | 1 - 12 |
| й | 18, | | |% Sn | |
| | Пірофосфати олова 20 | | | | |
| | - 22, | | | | |
| | Пірофосфати натрію | | | | |
| | 120. | | | | |
| Кремній | Кремнійфторіди: | 18 - 25 | 4 - 5 | Сплав Pb с | 16 - 18 |
| фтористий | Свинцю 100 - 150, | | | Sn | |
| | Олова 40 - 60; | | | | |
| | Кремнійфторістоводор | | | | |
| | Одная кислота 60 - | | | | |
| | 100; | | | | |
| | Клей столярний 1 | | | | |
СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ
Бєлєнький М.А., Іванов А.Ф. Електроосадження металевих покриттів.
Справ. изд. М.: «Металургія», 1985.
Вячеславов П.М. Електролітичне осадження сплавів. Л.:
«Машинобудування», 1986
Гальванічні покриття в машинобудуванні. Справочник/Под ред. Шлугера
М.І. М.: «Машинобудування», 1985.
Зальцман Л.Г., Чорна С.М. Супутник гальваніка. К.: 1989.
Каданер Л.І. Гальваностегія. К: «Техніка», 1964.
Каданер Л.І. Довідник по гальваностегіі. К.: «Техніка», 1976.
Кудрявцев В.Т. Електролітичні покриття металами. М.: «Хімія», 1979.
Лайнер В.І. Захисні покриття металів. М.: «Машинобудування», 1974.
Лайнер В.І. Сучасна Гальванотехніка. М.: «Металургія», 1967.
Томашов Н.Д., Чернова Г.П. Корозія і корозійностійкі сплави. М.:
«Металліргія», 1973.
Федотов Н.Б. Бібікова М.М. Вячеславов П.М. Гріхіес С.Я.
електролітичні сплави. М.: «Машгиз», 1961.
Ямпільський А.М. Ильин В.А. Короткий довідник Гальванотехніка. Л.:
«Машинобудування», 1981.
