Цианидные электролиты кадмирования.

Существует значительное количество различных электролитов кадмирования. Однако в промышленности широкое применение нашли цианидный, этилендиаминовый и полиэтиленполиаминовый электролиты, обеспечивающие получение качественных покрытий кадмием.

Цианидные электролиты кадмирования. Широко применяют электролит (в г/л):

Cd (в виде металла) 35 - 45

NaCN 90-120

NaOH 20-30

NiSO₄ 1-2

Na₂SO₄ 40-50

Декстрин 2 - 5

Режим электролиза: температура электролита 20 -30°С, i_к = 0,5 ÷ 1,0 А/дм² (для колокола) и для стационарной ванны i_к = 1,0 - 2,0 А/дм², аноды - из кадмия, скорость осаждения в колоколах 8 - 12 мкм/ч, а на штанге - 15 - 18 мкм/ч.

Цианистые электролиты обладают значительной рассеивающей способностью, обеспечивающей покрытие глубоких профилей поверхности, однако глухие отверстия диаметром менее 2 мм имеют значительный разброс по толщине покрытия.

Толщину покрытия (в см) в отверстиях можно рассчитать по формуле δ=ax^b,

где x - глубина отверстия, см; а и b - коэффициенты.

В табл. 35 даны значения коэффициентов а и b в зависимости от расстояния отверстия детали до анода s.

35. Зависимость коэффициентов а и b от s

Из цианистых электролитов получают покрытия с мелкокристаллической структурой и надежно сцепленные с основой. Кривые катодной поляризации кадмия в цианистом электролите представлены на рис. 89 и 90.

Рис. 89. Кривые катодной поляризации кадмия в электролитах с различным содержанием NaCN (CdO 35 г/л)

Рис. 90. Кривые катодной поляризации кадмия в цианистом электролите (35 г/л CdO и 90 г/л NaCN) при различном содержании NaOH

В неперемешиваемом цианистом электролите предельный ток в зависимости от концентрации компонентов в электролите достигает 4 А/дм². Выше предельного тока наблюдается сдвиг потенциала катода в сторону отрицательных значений и заметного выделения газообразного водорода.

Добавление к электролиту карбоната калия (натрия) способствует увеличению катодной поляризации и снижению предельного тока. Действие карбонатов наиболее отчетливо проявляется при их концентрации < 100 г/л. При введении в электролит эквивалентного количества KCN и КОН (вместо NaCN и NaOH) замедляется течение катодного процесса примерно в 2 раза.

Наличие в цианистом электролите NaOH и Na₂CO₃ обеспечивает получение более светлых покрытий. Однако при концентрации Na₂CO₃ более 100 г/л и NaOH более 40 г/л покрытие становится матовым и полосчатым.

При составлении цианистого электролита кадмирования классическим способом в растворе образуется определенное количество щелочи согласно реакции

2NaCN + CdO + H₂O -> -> Cd(CN)₂ + 2NaOH;

Cd(CN)₂ + 2 NaCN -> Na₂Cd(CN)₄.

В электролите, приготовленном указанным способом, на каждый 1 г/л кадмия образуется 0,98 г/л КОН или 0,7 г/л NaOH.

Добавка сернистого натрия (<35 г/л) делает более устойчивым состав электролита, хотя практического влияния на процесс восстановления кадмия не оказывает. Сернокислый никель в цианистом электролите необходим для повышения блеска покрытия.

Вредными примесями в цианистых электролитах являются серебро, свинец, олово, сурьма и мышьяк. Их содержание не должно превышать 0,005%, а мышьяка - не более 0,0005%.

Допустимая катодная плотность в цианистых электролитах 0,5 -2 А/дм². Зависимость катодного выхода по току от i_к и температуры электролита представлена на рис. 91. С увеличением i_к катодный выход по току падает, а с увеличением температуры электролита - возрастает. При одинаковых значениях i_к выход кадмия по току тем меньше, чем ниже концентрация ионов кадмия в электролите. Так, например, если при i_к = 2 А/дм² Na₂Cd(CN)₄ содержится 15 г/л, то η_к = 75%, а при 30 г/л η_к = 93%.

Рис. 91. Зависимость выхода по току от плотности тока при различной температуре электролита

Для получения блестящих кадмиевых покрытий из цианистых электролитов применяют блескообразующие добавки: декстрин, ализариновое масло, соли никеля или кобальта, поливиниламин, фурфурол и др. Наибольшее применение нашел нафтиламин сернокислый и декстрин в количествах от 0,1 до 1,0 г/л. Блестящие и светлые покрытия получают при i_к = 1,5 ÷ 2 А/дм². Этот интервал соответствует насыщенному раствору по отношению к данному блескообразователю.

Применение реверсированного поляризующего тока способствует расширению диапазона рабочих плотностей тока до 3,5 А/дм² при соотношении катодного и анодного периодов тока 5:1, т. е. 15 с : 3 с.

Оптимальный состав цианистого электролита для получения блестящих покрытий (г/л):

CdO 30-35

KCN 100-110

К₂CO₃ 10

КОН 0,5

α - нафтиламин сульфата 1-3

Моющее средство «Прогресс» 2 - 3

Температура электролита 20 -30°С.

Петр Степанович Мельников. Справочник по гальванопокрытиям в машиностроении, 1979.