Глава

ОСАЖДЕНИЕ In И СПЛАВОВ НА ЕГО ОСНОВЕ

Индии. Этот металл обладает ценными физико-механическими свойствами, что обусловило разнообразное его применение во многих областях науки и техники. Электролитические покрытия индия благодаря хорошей пластичности легко поддаются различным способам обработки.

В настоящее время индий наиболее широко пршченяется в производстве полупроводников и в авиационной про-мышлемчостн.

Индий - мягкий пластичный металл с плотностью 7,31 г/см, температурой плав.тения 156 С, Ои растворим в серной, соляной, азотной кислотах. Металлический индий поставляется по ГОСТ 10297-75 *.

Наряду с индиевыми покрытиями применяются покрытия сплавами, содержащими индий, которые обладают рядом ценных свойств.

Составы сульфатных электролитов для осаждения индия даны в табл. 1.

I. Составы электролитов для осаждения индия {г/л) и режнмм осаждения

ПОКРЫТИЯ In, в!, Sb, As, Mn, Re, Se И СПЛАВАМИ W и Mo

Из электролита Ь(г 1 индий осаждается с выходом по току 60-80 %. Сернокислый алюминий поддерживает рН электролита. Сульфат натрия повышает электропроводимость электролита и рассеивающую способность. Добавка желатины улучшает качество покрытий, ио снижает выход металла по току. Для электролита 2 выход по току составляет 60-80 %. В электролит № 3 вводится HjS04 До рН 2-2,7.

Борфтор и ст ов од о р од-ные электролиты имеют следующий состав (г/л):

1п(вр4), .......... 20-230

Н,ВО, ........... 20-30

NH.BF, .......... 40-50

СТОЛЯрныП клей....... 1-2

Режим осаждения: \ь~

-г2 А/дм: r=l8J-20°C; рН I-2: аиоды - мета.г:.пнчсскнй индиИ; можно комбинировать растворимые и иерастнорнмые аноды: нсоб.чодимо строго поддер>.чивать рН электролита.

Отличительная особенность борфто-ристоводородных электролитов - высокая чувствительность к примесям. Рекомендуется в процессе эксплуатации подвергать электролиты очистке с помощью активированного угля.

Сульфаматные электролиты применяют часто для получения индиевых покрытий. Состав таких электролитов следующий (г/л);

ln(SO,NH,l;, ......... 103

NaSO:,NH,........... 160

HSO,NH. ........... 26

NaCI ............. 45

С.Н,0 ............. 8

триэтанолампн......... 2.3

Режим о с а ж д е н и и: ( 10 А/дм*;

( = l8-t20°C: рН 2,ъ.

Электролит обладает высокой рассеивающей способностью, стабилен в работе, нетоксичен. Резко снижается выход металла по току в процессе работы. Электролит следует обрабатывать активированным углем.

Осаждемпс 1о и сплавов на его огнове

X л о р и д и ы е электроли-т ы имеют следующий состав (г ):

InCb............ и

шс.\............ f

(HjNijCS .... 1 i ... . €.4-0,6

желатина..........,- ?.0

Режим о с а и: д и я KI /j, !, А iu~t t 1- 18-; 20 <С.

Можно применять более конш 1три-ргванный электролит счедуюикС!и состава (г/л):

. 230 100

I о А ли;

JnCU ....., , ,

NH.CI........

СтолнрикчТ КЛС!! . . , Режим о с а ж д е в w i. i

\Ъ?лс.: ВТ = 98,8 %.

Цианистые е л е к т р о л п-т ы также применяют для электроосаждеиия 1ндия. Их составы приие-дены в табл. 2.

Аммиачио-тартратный электролит имеет следующий состав (г/л):

1пЛ-.1 (и пересчете иа металл) .......

виниокие. ыГг натрий ....

<NH,),SOj..........

NH.OIJ (2 %-иыГ1 раствор)

ДО рН............9,0-10,8

Р е -л 15 :л о с а х д е н в Я1 - О, f + -io А/Д!/.!: / = 184-20 С: аалличегки i икдий.

Их рассеивающая способность выше, чем у сернокислых жлектролитов. Покрытия имеют хорошее сцепление с медью и сталью.

Полнэтилеиполиамино-вый электролит имеет состав (г/л):

(NH,),SO,......... - с

режим о с Е ж д е и 1 я: ,( О, г, ->

-:- бА/дм: t= liridC, рН , -1 .П; аноды латиноиые; ВТ 4 0-

Пирофосфатный электролит имеет следующий состав (г/л);

1гС1л (В аересчсге на металл) ............2С - 30

KjPO,.....ItO- 00

Винная кислота iO -;;.0

NH.CI..............0

Режим осаждения; 1<j>-:-

-И,0 А/дм=; = 20.;-30С; рМИ,Г,

ТрилонатныЛ электролит имеет следующит cociaB (i л):

ме--

15-20 Ю- 1 ОС iij . 1 00 / 18 1 Н 8- 1С;

20 2Р0

: йоды ~ .:е

1пг(50,Ь пересчете иа металл)........... 10-*-2б

Полигтиленлолиамни .... 80-120

2. Составы цианистых влевтролитов (г/л) и режимы осаждения

Ins(SO.)., (в пересчете

талл)............

трилон Б ..........

(NH.),SO,..........

Режим о с л ж д (Ml п Я Ч-20С; / = 0,6-м, 5 А/дк.- ; аводы ыетал.71П:сски1 пнд

Покрытия поту ают-н . оетль.ми с .хорошим сцеплением е- ,:сдт,го и сталью.

Сп.павы иа основе шдпя. Широкое применение получили -те ггро.титиче-скг.е сплавы индкя с це. ьч рядом металлов - свннцсм, еадунем, цинком, никелем, ссрсброу, с\рьм1;й, висму-тш, галлием, таллием и лу.дпю.

Сплав In-Ag получается из ааечтрслита следующею состава (г/л):

Лп металлическое ....... 5-10

In л:е-1алл1.ческ(;1Т ....... 20

KCN ............. 50

г.покора ............ 40

Режим осйждеи ч 1.0 А/дм-; t = IS-: 20 С

Перемешивание электролита резко повышает содержание в сплаве серебра. Сплав содержит до 10 % иидия.

3, Составы сульфаматиых электролитов (г/л) и режимы осаждения

Соосаждение индия с серебром на 40 о повышает твердость Серебряных покрытий.

Сплавы In с Zn, Cd, TI и Ni получают из электролитов, составы которых приведены в табл. 3.

Сплав 1п-Zn (2-5 % In) получают нз электролита следующего состава (г/л):

lotCSOJs (в пересчете на металл) ............0,6-2

ZnSO* (в пересчете на металл) 20-30

(NH,)jSO,.......... 25-35

Na,SO,........... 60-70

виннокислый натрий .... 20-80

NH.OH (2,> %-иыЛ) ..... 0,25 л

Режим осаждения: 1=0,5- 1,0 Адм=; рН 9,0-10,5: /= l3-i-25 C; ВТ - 80.9D %.

Сплав In-Ni, содержащий 18- 35 о никеля, получают нз электролита следующего состава (г/л):

lna(SO,) (в пересчете на металл) 4 NiSO, ............. 40

ВИННОКИСЛЫЛ НЯтрИЙ ...... 60

Na.SO. .......... 50

(NH,),SO. ........... 20

NaCl ............. 40

NH.OH (25 -ный).......0.2 Л

Режим осаждення: 1-0.03--0,2 А/дм : 1S.26>C.

Сплав In-РЬ, содержащий 5- 50 % индия, получают из эл ктролита следующего состава (г,л):

ниниокислы натрий..... 25-300

InCI,............ 13 5

pbci,............ з-з:!

N CI............ 8-100

пептон ........... 7-10

желатн[[а.......... 2 3

Режим осаждения: = 0.1 А дм*; ( = 70 С; рН 10,1-10,3.

Увсл1,< енне содержания в сплаве индия может быть достигнуто повышени-

ем копцентрацви свинца в растворе, увеличением плотности тока и снижением температуры раствора.

Для устранения пассивации анодов в электролиты вводится большое количество хлористого натрия.

Сплав In-Cd, содержащий 4- 75 % кадмия, получают из электролита следующего состава (г/л):

In.(S04)s .......... 6-45

CdSO. ........... 8-75

полиэтнленполнамнн , , , . . МО-180

(NH.)jSO,.......... 100-300

Режим осаждення: t~0,b-i--М5 А/дм=: рН 9,3-9.7

Сплав In-Sn, содержащий 3- 16 % олова, получают из электролита следующего состава (г/л):

!п(Вр4)я (в пересчете на металл) 43-46 SnCb(B пересчете на металл) 4,5

HBF ,............ 10-15

HjBOj ........... 10-15

NH.F............5,6-6,0

NH.BF........... 20

Режим осаждения: (=0.25ч--:-0 ; а/яу.; рН 1.0-1,1; /=ia.26<C.

ОСАХ<ДЕККЕ В1, Sb, As, Мп, Re, Se

Висмут - блестящий, розовато-белый хрупкий мста.чл. Плотность 9,84 г см, температура плавления 271,5 °С. На воздухе при комнатной Te*v! leparypc не окисляется.

На вн MST не де1 с вуют НО и разбавлен ая 1204. Висыу растворяется в HNOg и в горячей концепгрпрозан-

НОЙ H2SO4.

Для осаждения висмута рекомендуются электролиты следующего состава (г/л):

BKNO,),........... 6-20

лимоннокислый аммоний . , . 20-25

трилон Б..........Sf-

клей столярный.......2,5--3

Режим осаждения; ij=0.5-j--т-1,0 А/дм=; < = 184-25 С, рН 9-9,6; ВТ = 26 %; аяоды-уголь.

Кроме электролита, приведенного выше, применяется Для осаждения висмута и электролит на основе ЭДТА следующего состава (г/л):

BiCi.. Н.О .......... 43

К.Р,0, ............ 200

этилендиамиитетрауксусиая кислота (ЭДтА) ......... 150

декстрин............. ; р

Режим о с а ж д е н и я: = 1,5 А/дм

t = 25-;30°С; рН 10,

Электро.тит имеет некоторые особенности приготовления. Необходимо растворить К4Р2О7 и ЭДТА в воде при 70 Х, затем добавить BiClg-HjO, выдержать раствор при 70 °С в течение I ч, после этого довести 1)Н растюра до 10 и затем добавить раствор декстрина.

Сурьма - серебрнсто-белый хрупкий металл с плотностью6,68 г/см. Он применяется для нанесения покрытий на сталь, железо, цннк.

Коррозионная стойкость Sb близка к коррозионной стойкости Ni.

Сурьма не пассивируется в неорганических кислотах, в органических кислотах устойчива.

Для осаждения сурьмы применяют очень агрессивный электролит следующего ссстава (мл/л):

SbCI,............ 400 г/л

H,SO............ 150

1IF ............ 600

HjO . ,........... 3S0

Режим о с ж д е и и я; = l-f-->2 А дм=; 2Г. -,30 С,

Мышьяк - применяют для осаждения покрытий из электролита следующего состава (г/л):

As,0, ............ 120

NaOH............. 120

NaCN ............ 3,8

Режим о с а ж А е н и H-, (j = 0,5 -ь Ад,; / ~ 20-=-2;. С

Л1аргаиец и сплавы иа его основе широко применяются для нанесения покрытий с целью защиты метал-

4. Состав э.тектролитов (г .т) и режимы-осаждения марганца

ЛОВ от коррозии, в табл. 4 приведены состав электролитов и режимы осаждения покрытий марганцем.

В целях получения покрытии с новыми свойствами осаждают сплавы марга:тца с рядом металлов.

Дли получения покрытия сплавом марганец-кобальт применяют электролит следующего состава (г/л):

MnSO..............200

(NH4)eRO. ........... 76

CoSO,.............1-30

режим о с а ;:i д е к и я; / - 18 С; рН 4,6-7,5; Ij, = 10-r:iO А/дм.

Для получения покрытий сплавом марганец-ннкель применяют электролит Следующего состава (г/л):

Hnso..............200

(NHi),SO, ........... 76

NiSO, .............I -2S

Режим осаждения; ( = 18 рНб-7.5; (j, = lO-i-30 Адм .

Спл Л В марганец - желе-3 о получают из электролита следующего состава (г/л):

MnSO,.............200

(NH,).SO, ........... 75

FcSO, .............1-30

Р е ix и н осаждения: рН 4 -7,6; 1ц= 10-ьЗО А/дм; t= 18 °С,

Рений И сплавы на его основе также применяются для нанесения покрытий На металлы.

Для получения покрытий рением применяют Электролит следующего состава (г/л):

KReO,............ 10

H,SO,.............1-2

Режим осаждения: рН 1 -2,6; f = 70 °С; 1д = 6 -J-8 А/дм-; аноды - золото, платина, хромоинкелевая сталь.

5. Составы электролитов <т/Л) и режимы осаждении сплава W-C>

Для осаждеаия сплава рений-никель с содержанием Re в сплаве от 78 до 90 % применяют электролит следующего состава (г/л): NiSO. ............. se

KReO.............. 10

лимонная кислоти ....... 66

Н.ОН (25 %-ныЛ раствор) до рН Режим осаждения: ( - 70 С;

= 5 А/дм ; 5Н0ДЫ - золото, платина, poмoнIlкeлeвaft сталь.

Селен применяется для получе ния покрытий; причем селен при элек троосаждении получается аморфным. Этн покрытия получают из электролита следующего состава (г/л);

ScO. (IV) ...........350

лаурнлсулъфат Т1атрня ..... 1 ,

Режим осаждевяя! i - гО-ь40

ОСАЖДЕНИЕ СПЛАВОВ W Я Мо

Особый иитерес представляет процесс электроосаждения сплавов W и Мо, так как в чистом виде эти геталлы не осаждаются из водных растворов. В табл. 5 представлены составы н режимы осаждения сплава W-Со из некоторых электролитов.

Для осаждения сплава W-Fe применяют электролит следующего состава (г/л):

Na.WO. ............ 60

FeSO.-NH.jSO.-eH.O..... 14

Fe,(S0.)i-(NH,)0.-6H,0 .... 1

лииенйая кислота ....... 16.6

МНОН (25 %-иыЯ раствор) . . . До

Режим осаждения; .f = 70 Ч:; ( = 5 А/дм.

Для получения покрытий сплавом Мо-Ni примеыяют несколько различных электролитов, приведенных в табя. 6.

Для осаждения сплава ,40-Со применяют электролит следующего состава (т/л):

Na.lrtoQ, .......... 4

CoSO. ........... 60

лимонная кислота...... 6В

NH.OH (25 %-яы11 раствор) До

рЛ 4-в

Режим осаждения: f ~ 2Ъ ~ г-70°С; 10.22,5 А/дм .

Для осаждения сплава Мо-Fe используют электролит следующего состава Ifl л):

Na,MoO. . .......... 4

FeSO ............. 60

лимонная кислота ....... 00

Режим осажд иия; f22 G; рН 6,0; ( = J0-22 А/дм ; ВТ - 40 %

Сплав Со-W-Мо с 66 % Со, 21 % Мо и 13 % W получают нз электролита следующего состава (г/л):

C0SO4............. 65

Na.WO. ............ 53

Na.MoO............. J*

лимонная кислота ....... 60

Режим осаждеяня: рИП,0; ( = 25°С; 1д = 5 к/т: ВТ - 73 %

е. Составы электролитов (г/л{ режимы осаждеаия сплавов Мо-Ni

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

К Богорад Л. Я. Хромпрсваиие. Л.: Машиностроение, Леиингр. отд-нис, 1984, % с.

2. Буркйт Г.К. Серебрение, золочение, оалладирсваыке и родпровгнге, Л.: Машиностроение, Лекннгр.отд-нне, 1984 Ь6 с,

3 Вячесчавсв П. М. Электролитическое осаждение сплавоп. Л.: t.aii:n-ностроение. Ленннтп. отд-нне. 1977. 143 с.

4. Га.чьвакотехника Олагородны.х и редких металлсв/П, Ь\. Вкчеслаисв, С Я. Грнлнхес, Г, Ь,. Ejpi<ai, Е. Г. 1<ру1лова. Л.: A\aiiiiHiOCTpceiiiie. Ленинград, епд-ние, 1970 >ЛЪ с.

5. Гсргсимеико А. А., Микишь В. 11 Определение парамегрои электро.хн-мических прсцесссв осаждения покрытий М.: Металлургия, 1080 I И) с.

6. Грилихес С. Я. Обезжнр1!вап1:е, травление и полироваине ксталлео. Л.: Л1ашипостроенне. Лснингр отд-ние, 1983. 102 с.

7 Грили,\ес С. Я. Электрох;ипчес-кое пг:лированпе. Л.: Маг.пмюстрое-ние. 1976, 208 с.

8 До5ошД. Электрохг;.А:ическпе константы: Сп.равочиик для э.1ектрохнми-ков М.: Мир, 1980. 3(55 с.

9 Емелнн ,V\. И., Герасименко А. А. Защита машин от коррозии в условиях эксплуатации, М.: ,Ман!инострое-вие, 1980 224 с,

10 Жук Н. П. Курс теории коррозии и ул\г.пь\ металлов, М.: Л\етал-лургия, l.)7fi. 472 с,

И Ильин В. А. Ципкование, кад-мирсбзние. оловяиирование и свинцевание Л,: Машиностроение. Ленингр. отдтнне IPK3 87 с.

12 Инженерная i альванотехника в npHfopocipc еиии/Под ред, А, М, Гич-берга М.: Машиностроение, 1977. 512 с

13. Кадаиер Л. И. Электроосаждення йлагородних pUkIchhx ыетал1в. Ки1в: TexHiKa, 1968. 192 с.

14. Кадакер Л. И. СпраЕочнин по гальваностегии. Киев: Техника, 19 6. 252 с.

15. Комплексные элсктрслг ы в гальваноте.чн !ке Б. Л. Пурин, В. А. Цера, Э. А. 0:адла. И. Р.н-тння. Рига: Лнесыа, 1978. 267 с.

16 Крузенштерн А. Гальванокхпи-ка драгоценных мста.тлсв. М.: Металлургия. 1974. 134 с.

17. Кудрявцев И. Т. Электрслнти-чсские H0f4.nim мета лaи, М.: Химия, 1979, 352 с.

IW, Лайнер В. И. За1ц:;т1ые пгкры-1НЯ металлсБ, М.: Металлургия, 1974. 559 с.

19. оЧоСаноо С. А. rijiaKTi чеекие советы гальва1;н:;у, .М,; Машинострсе-нне, Ленппг! , 01д-нге, 1983, 248 с.

20. МакаронаН. А., Лебедева М. А., Набокова В. Н. Мета.тлопокрытня Б аыомобнлсстроенин. ,.1.; MaieHHO-строеппс, 1977. 293 с,

21. Мслиов М. П., Швецов А. П., Л\елкова И. ЛЧ, Bocciaai вление автомобильных .деталей твердым железом. М,; Транспорт, 1982, 198 с,

22. Михайлов А. А. Обработка деталей с гальваническими покрыгия-ми, М.; (Машиностроение, 1981. 144 с.

23. Л1олчанов В. Ф. Восстановление и угрочпеине деталей автомобилей хромпрова;1ием, J\i,: Транспорт, 1981. 176 с.

24. Петров Ю. Н., Косов В. П., Стратулат М. П. 1-емоит автотракторных деталей гальвапкчеекимн покрытиями. Кишинев: Карта Молдаве-няске, 1976. 152 с.

25 Пурин Б. А. Электроосажденне металлов из иирофсс(]:атпых электролитов Рига: Зннатне, 1975 172 с.

26. Ро.<енфельд И. Л., Жигалова К. А. Ускоренные методы коррозионных испытаний металлов. М,: Металлургия, 1966 347 с.

27. Рябой А. Я., Брондз Л. Д. Повышение ресурса авианг.онных дета-