Составы электролитов для гальванических покрытий

Гальванотехника получила широкое распространение в народном хозяйстве. Основной набор электролитов и растворов можно считать сложившимся, но на данный момент ведутся работы по радикальному изменению в области создания электролитов, которые бы вызвали резкий скачок в развитии гальванотехники.
При создании новых технологий по усовершенствованию составов электролитов и растворов мы приняли во внимание ряд следующих проблем, возникающих на предприятиях:
- улучшение качества получаемых покрытий;
- снижение удельных норм расхода специальных добавок входящих в состав электролита;
- сохранение стабильности основных характеристик электролита на протяжении длительного периода электролиза.
Новые технологии затронули и электролит блестящего никелирования. В промышленности применяют довольно много электролитов блестящего никелирования. Большинство из них обладает выравнивающим и блескообразующим действием. Наиболее широкое распространение получили сернокислые электролиты.
Сернокисло-хлористый электролит
Мы предлагаем сернокисло-хлористый электролит блестящего никелирования с высокой кроющей и рассеивающей способностями.
Для получения непосредственно из ванны блестящих осадков в новый электролит введены специальные добавки – блескообразователи, условно поделенные на два типа.
Слабый блескообразователь (NicElite-1А) первого типа – придает осадкам незначительный блеск, мало влияет на катодную поляризацию выделения никеля, способствует образованию незначительных внутренних напряжений в полученных осадках. Данная добавка способствует повышению толщины осадков в микроуглублениях катодной поверхности, приводя к выравниванию и сглаживанию микропрофиля поверхности.
Сильный блескообразователь (NicElite-1В) второго типа – придает полученным осадкам сильный блеск уже при малых толщинах покрытия, вызывает значительное повышение катодной поляризации при осаждении никеля.
Добавка NicElite-1С содержит ряд соединений, в особенности, понижающие поверхностное натяжение никелевых растворов, способствует подавлению питтинга в данном электролите никелирования.
Таким образом, при составлении электролита блестящего никелирования, добавки подбирались так, что бы одно вещество выполняло разные функции. Электролит, обеспечивающий интенсивность процесса и позволяющий получать хорошо сцепленные с основой блестящие выровненные покрытия толщиной до 24 мкм, имеет следующий состав (таблица 1):
Необходимо отметить, что технологические параметры блестящего электролита никелирования имеют ряд существенных различий, по сравнению аналогами:
- блестящие осадки никеля, получаемые из стационарной ванны уже можно осаждать в диапазоне температур 30 – 55°С. Естественно, снижение температуры и отсутствие перемешивания позволяет получить более высокую рассеивающую способность;
- цена на применяемые специальные добавки ниже на 20 %, по сравнению с аналогами.
Таблица 1 – Состав электролита блестящего никелирования.
№ |
Наименование материала |
Концентрация, г/л |
Ориентировочный расход, кг/10000 А∙ч |
1 |
Никель сернокислый семиводный (Ni-SO4x7H2O) |
60-80 |
- |
2 |
Никель двухлористый шестиводный (NiCl2x6H2O) |
170-190 |
- |
3 |
Борная кислота (Н3ВО3) |
35-40 |
- |
4 |
Добавка NicELITE-1А |
1-5 |
0,4-0,9 |
5 |
Добавка NicELITE-1В |
2-4 |
0,1-0,2 |
6 |
Добавка NicELITE-1С |
0,5-2 |
0,5-2 |
Кислотность 4,0-4,8 (оптимальная – 4,5) |
Перечисленные преимущества достигаются применения в добавках специальных полимеров, имеющих тройные связи, которые также можно применять и в сульфатных электролитах никелирования. Отметим так же то, что в состав добавки NicELITE-1В внесены специальные соединения, позволяющие комлексовать примеси цинка.
Из особенностей следует указать, что осажденный никель имеет более темный цвет, по сравнению с цветом никеля у аналогов. При осаждении на поверхность никеля тонкого слоя хрома, цвет более темной подложки никак не отразится на хромовом покрытии.
В электролите, при охлаждении в холодный период года, практически не выпадают осадки солей.
Электролит слабокислого цинкования также приобрел ряд существенных изменений. Вариация компонентов в составе измененного раствора приведена в таблице 2.
Катодный и анодный выход цинка по току в данном электролите близок к 100%. Из этого раствора получаются светлые, мелкозернистые, хорошо осветляющиеся осадки цинка толщиной до 24 мкм и более. Покрываемые детали имеют значительно меньшую степень наводораживания.
Состав
В состав электролита входят специальные концентраты добавок, имеющие следующие назначения:
- действие добавки XEMETEK Zn-CА conc. основано на увеличении рассеивающей способности электролита за счет входящего в состав добавки ПАВ обладающего повышенным адсорбционным механизмом.
- добавка XEMETEK Zn-CБ conc. усиливает блеск осаждаемого покрытия путем образования на поверхности катода мелкозернистой структуры металла за счет смещения катодной поляризации в более электроотрицательною сторону.
Таблица 2 – Состав электролита блестящего слабокислого цинкования.
Наименование материала |
Оптимальные концентрации компонентов, г/дм3 |
Ориентировочная норма расхода, мл/1м2 |
|||
На подвесках |
В барабанах |
Подвески |
Барабаны |
||
1. Цинк хлористый |
80 |
40 |
- |
- |
|
2 |
а) Аммоний хлористый |
200 |
220 |
- |
- |
б) Калий хлористый |
180 |
200 |
- |
- |
|
в) Аммоний хлористый |
35 |
45 |
- |
- |
|
3. Добавка XEMETEK Zn-CАconc. |
10 |
10 |
6 |
5 |
|
4. Добавка XEMETEK Zn-CБconc. |
1,2 |
1,2 |
2 |
1 |
Технологические параметры блестящего электролита цинкования также имеют ряд существенных изменений, по сравнению с аналогами:
- если есть необходимость, то в состав добавок включаются компоненты, позволяющие осаждать осадки цинка толщиной 50 мкм и более. Отметим, что целесообразно вести осаждение такой толщины цинка на толстостенные детали при перемешивании воздухом;
- электролит устойчиво работает в диапазоне температур 15-50 °С;
- добавки являются биоразлагаемыми и практически не пенятся;
- цена на применяемые специальные добавкиниже на 30 % , посравнению с аналогами.
Разработка концентрата добавок велась и для щелочного электролита цинкования. Раствор получил следующий обновленный состав (таблица 3):
Таблица 3 – Состав электролита блестящего щелочного цинкования.
Наименование материала |
Содержание, г/дм3 |
Ориентировочная норма расхода, мл/м2 |
|
На подвесках |
Во вращательных установках |
||
1. Цинк окись |
8-15 |
10-19 |
- |
2. Натр едкий технический |
90-120 |
100-150 |
- |
3. Добавка ХЕМЕТЕК Zn-Aconc. |
4 |
3 |
|
4. Очиститель ХЕМЕТЕК Zn-О |
10 |
2 |
Модифицированный состав электролита все также содержит цинкат и свободную щелочь. Концентрат добавки повышает рассеивающую способность раствора, блеск и катодную плотность тока. По свое рассеивающей способности раствор наиболее близок к цианидным электролитам.
Хороший блеск осадкам цинка придает «система» входящая в добавку «А», состоящая из смеси полимеров. С одной стороны, «система» блокируя поверхность, способствует более равномерному распределению кристаллов металла на катодной поверхности, с другой, она сглаживает полученные кристаллы, придавая им блеск. Все это является следствием достаточно выраженного скачка катодного потенциала в электроотрицательную сторону.
Добавка ХЕМЕТЕК Zn-Aconc. также имеет в своем составе соединения, которые способны комплексовать примеси тяжелых металлов, а добавка ХЕМЕТЕК Zn-О имеет в свою очередь компоненты, в особенности, понижающие показатели жесткости воды.
К наиболее существенным преимуществам блестящего щелочного электролита цинкования следует отнести возможность получения более светлых осадков толщиной до 18 мкм. Цена на добавки к щелочному раствору ниже на 20%, по сравнению с аналогами конкурентов.
В заключение отметим, что в разработанных электролитах цинкования с концентратами добавок, осаждаются цинковые покрытия, которые отлично пассивируются в растворах, содержащих соли трехвалентного хрома.
Возможно Вас так же заинтересуют следующие статьи:- Причины повышения реактивности сталей в зоне Санделина
- Предельно допустимые концентрации ионов цинка в воде
- Термодиффузионное цинкование в смесях на основе гартцинка
- Технология «Film-flux»
- Химическое никелирование