Многие сплавы, наносимые для защитно-декоративных целей имеют меньшую пористость по сравнению с покрытиями из отдельных металлов и отличные декоративные качества (Сu—Sn, Sn—Ni). В ряде случаев, возникает необходимость получения сплавов для специальных целей, например, для повышения твердости или износостойкости электрических контактов (Ag—Sb, Au—Ni),улучшения сцепления с основой (Сu—Zn), повышения жаропрочности (Fe —Ni—Сr) или для получения сплавов с определенными магнитными характеристиками (Ni—Со, Ni—Fe) и т. д. Особый интерес представляют сплавы металлов, технология осаждения которых в чистом виде не разработана (W—Со, Mo—Ni, Ti—Ni). К числу сплавов, получивших наиболее широкое применение в технике следует отвести Сu—Zn, Сu—Sn, Pb—Sn, Ni—Со, Sn—Ni.
Осаждение сплава латуни Сu—Zn является одним из старейших гальванических процессов. Однако, если раньше этот сплав широко использовали в качестве подслоя под никель или серебро, то в настоящее время его применяют для увеличения прочности сцепления между сталью и резиной.
Латунные покрытия имеют и самостоятельное применение, так как хорошо противостоят коррозии во многих средах. Совместное осаждение меди и цинка, потенциалы которых разнятся более чем на 1 в, как уже отмечалось, возможно лишь из растворов комплексных солей, где потенциалы меди и цинка сближаются. Для осаждения латуни состава 70% Сu и 30% Zn рекомендуют следующий электролит (в г/л):
К2[Сu(СN)3] (в пересчете на металл) — — —12—13
K2[Zn(CN)4] (в пересчете на металл) — — — 16—17
KCN (свободный) — — — 10—12
KNaC4H4O6 — — — 60
Процесс ведут при температуре 18—30° С с катодной плотностью тока 1—2 а/дм2 и выходом по току 55—60%. В качестве анодов при латунировании применяют пластины (катаные) из латуни того же состава, как и покрытие.
Процесс электролитического покрытия бронзой — процесс сравнительно новый, лишь в последнее время получивший промышленное применение.
В настоящее время применяют бронзовые покрытия двух составов, содержащие 10—20% и 40—45% Sn. Осаждение бронзовых покрытий ведут преимущественно из цианистых электролитов. Гальванические бронзовые покрытия, содержащие ~10% Sn, применяют для имитации золота, а 15—20% Sn исключительно с целью защиты от коррозии. Так, изделия, покрытые этим сплавом и работающие в пресной воде при высоких температурах, сохраняются дольше, чем оцинкованные.
Гальваническое покрытие белой бронзой, содержащей 40—45% Sn, применяют для защитно-декоративных целей. Высокооловянистая бронза имеет белый цвет и по внешнему виду напоминает серебро, но в отличие от последнего, обладает высокой твердостью. Твердость белой бронзы в 5—6 раз выше твердости меди. Белая бронза прекрасно полируется и хорошо отражает свет. Коэффициент отражения ее составляет 65— 66%, т. е. выше, чем у хрома. Сплав хорошо переносит атмосферное воздействие, устойчив по отношению к сульфидам (в отличие от серебра), удовлетворительно противостоит действию органических кислот, входящих в состав пищевых продуктов.
Осаждение бронзы ведут при 60—65° С с катодной плотностью Тока 2—3 а /дм2. При этом выход по току составляет 70—75%. Катодный осадок содержит 15—20% Sn или 40—45% Sn. В обоих случаях применяют бронзовые или раздельные (медные и оловянные) аноды.
Способ электролитического осаждения сплава Pb—Sn получил широкое применение. Покрытие сплавом Pb—Sn используют в качестве антифрикционного и наиболее широко в качестве покрытия, облегчающего пайку деталей. Близость стандартных равновесных потенциалов олова φ°Sn/Sn2+ = — 0,14 в) и свинца φ°Pb/Pb2+ = —0,13 в) позволяет совместное осаждение этих металлов из смешанных растворов простых солей. Обычно в промышленности употребляют сплавы, содержащие от 5 до 60% Sn.
Свинцово-оловянистые покрытия могут быть получены из бор-фтористоводородных, кремнефтористоводородных и фенолсульфоновых электролитов. Для осаждения сплава Pb—Sn марки ПОС-40 (40% Sn) приведем состав борфтористоводородного электролита (в г/л):
Свинец (в пересчете на металл) — — — 45—50
HBF4 — — — 40—75
Олово — — — 40—50
Н3ВО3 — — —25—35
Клей — — — 3—5
Процесс проводят при 18—25° С Катодная плотность тока составляет 0,8—1 а/дм2. В качестве анодов используют сплав олова со свинцом или раздельные электроды (оловянные и свинцовые).
Сплав, содержащий 50—65% Sn, имеет определенные преимущества перед хромовыми покрытиями, особенно там, где предъявляются повышенные требования в отношении декоративных свойств. Декоративное хромирование с подслоем меди и никеля может быть заменено осаждением сплава Sn—Ni с медным подслоем без промежуточного никелирования. Покрытие Sn—Ni при определенных условиях электролиза получается блестящим непосредственно из ванны без последующей полировки поверхности. По внешнему виду это покрытие имеет бледно-розовый оттенок. Покрытие сплавом Sn—Ni может применяться также вместо лужения, когда к покрытию предъявляются более высокие требования в отношении механических свойств.
Осадки Sn—Ni можно получать электролизом растворов хлоридов, однако для получения удовлетворительных по структуре покрытий требуется вводить добавки фторидов натрия и аммония. Состав катодного осадка мало зависит от концентрации олова и никеля в электролите и сохраняется постоянным при изменении плотностей тока в широких пределах от 0,5 до 4,0 а/дм2 и температуры от 45 до 70° С. Величина рН электролита оказывает заметное влияние на внешний вид осадков сплава. Наиболее широкий интервал плотностей тока (1—4 а/дм2),обеспечивающий получение блестящих осадков, соответствует рН = 3,5—4,5 при 50—60° С.
Для получения сплава, содержащего ~65% Sn и ~35% Ni, наиболее пригодным является раствор следующего состава (в г/л):
NiCl2 • 6Н2O — — — 250—300
NaF — — — 28—30 SnCl2 • 2Н2O — — — 40—50 NH4F — — — 35—38
Процесс ведут с катодной плотностью тока 1 а/дм2 и выходом по току 96—98%. Рассеивающая способность этого электролита несколько выше, чем электролита для блестящего никелирования.
По исследованиям Н. Т. Кудрявцева и К. М. Тютиной гальванический сплав Sn — Ni представляет собой соединение NiSn, которое можно получить лишь электролитическим методом. Это соединение при температуре выше 300° С распадается на Ni3Sn2 и Ni3Sn4. Литые аноды содержат оба эти соединения, причем анодно растворяется Ni3Sn2. Поэтому аноды из сплава Sn—Ni не применяют. В качестве анодов следует применять пластины из олова и никеля при отношении их поверхностей, равном 1 :5 (поверхность оловянных анодов должна быть в 5 раз меньше поверхности никелевых анодов). Средняя анодная плотность тока 0,5—1,0 а/дм2.
Потенциалы никеля и кобальта в растворах простых солей незначительно отличаются друг от друга, поэтому вполне возможно совместное выделение на катоде никеля и кобальта из сернокислых электролитов.
Сплавы, содержащие 1—4% Со, получаются непосредственно из электролита блестящими, не требующими механической глянцовки. Сплавы, содержащие 15—20% Со, обладают выравнивающей способностью. Весьма широко применяется электроосаждение сплавов Ni—Со в магнитофонной технике.
Для получения наилучших магнитных характеристик сплава Ni—Со (коэрцитивная сила 128—260 э и остаточная индукция 4010—4700 гс) следует обеспечить содержание кобальта в сплаве в пределах 62—85%. Для осаждения сплава Ni—Со с требуемыми
Магнитными характеристиками рекомендуется следующий состав электролита (в г/л):
NiCl2•6H2O — — -240—250
Н3ВO3 — — — 20—30
CoS04•7H2O — — — 180—190 KCl — — -10—15
Процесс проводят при рН = 4—5 и температуре 50—60° С с катодной плотностью тока 1—2 а/дм2.
При введении в этот электролит гипофосфита натрия получают высококоэрцитивный тройной сплав Ni—Со—Р (коэрцитивная сила 600—700 э, остаточная индукция 4000—6000 гс).
При осаждении сплава Ni—Со из борфтористоводородного электролита наилучшие магнитные характеристики получаются при содержании кобальта 47—65%.
Статья на тему Электролитическое осаждение сплава