Составы электролитов и режимы оловянирования.

Для получения оловянных покрытий применяют щелочные и кислотные электролиты следующих составов (в г/л):

Натрий оловяннокислый 50-100

Натр едкий 10 - 15

Натрий уксуснокислый 15 - 20

Перекись водорода 1-2

Режим электролиза: температура электролита 60 - 70°С; i_к = 1÷2 А/дм², скорость осаждения 10 ÷15 мкм/ч, аноды - из олова (в процессе электролиза аноды должны иметь золотисто-желтый цвет).

Олово сернокислое 40 - 50

Кислота серная 50 - 80

Натрий сернокислый 30 - 50

Препарат ОС-20 2-5

Режим электролиза: температура электролита 20-50°С, i_к =1÷ 2 А/дм², скорость осаждения 25 - 35 мкм/ч, аноды - из олова. Зависимость η_а от i_а представлена на рис. 97. Оплавление оловянных покрытий ведут в касторовом масле 200 ±10 °С в течение 1-2 с или в глицерине (950 г/л глицерина и 50 г/л диэтиламина сернокислого) при 250±10 °С в течение 1-2 с. Вместо оловянных анодов можно применять растворимые аноды из стали 12Х18Н9Т.

Рис. 97. Зависимость выхода по току от анодной плотности тока 1 и 2 - соответственно олово марки 01 и электролитическое в сернокислом электролите; 3 - электролитическое олово в солянокислом электролите

В щелочных электролитах оловянные аноды покрываются пассивной пленкой, состоящей из двух слоев: внутреннего тонкого, прочно сцепленного с металлом, и внешнего рыхлого, состоящего из гидроокиси олова.

Первой стадией анодного процесса является образование гидроокиси олова

Sn + 20H^- -> Sn(OH)₂ + 2ē,

которая затем превращается в станнит Sn(OH)₂ + ОН^- -> HSnO^-₂ + Н₂O.

Накопление Sn(OH)₂ и HSnO^-₂ вблизи поверхности анода приводит к образованию твердой пленки, содержащей 5SnO•2H₂O, блокирующей часть его поверхности. Дальнейшее смещение потенциала в сторону положительных значений сопровождается следующей реакцией (вторая стадия процесса):

SnO + 2OН^- -> SnO₂ + H₂O + 2ē.

В результате этой реакции образуется пассивная пленка, и на аноде выделяется кислород. При низких i_a практически весь Sn(OH)₂ успевает превратиться в станнит. При высоких плотностях тока концентрация Sn(OH)₂ быстро повышается, наступает насыщение щелочи, и пленка образуется из насыщенного раствора Sn(OH)₂.

Толстослойные покрытия оловом осаждают из электролита (в г/л):

Олово (в виде металла) 90 - 180 КОН (свободный) 45-60

Режим электролиза: температура электролита 70-80° С, i_к = 1 ÷ 1,5 А/дм², аноды - из олова. С целью предотвращения рекристаллизации олова при низких температурах в электролит вводят 0,2% Bi в виде Na₂BiO₆. Олово в таком электролите представляет собой коллоидный раствор SnO•xH₂O.

Для катодного восстановления мелкодисперсных покрытий олова на стали и меди применяют электролит (в г/л):

Сернокислое олово 50 - 55

Фенолсульфокислота 60 - 70

Дифенилпропан 2

Режим электролиза: температура электролита 40-50°С, i_к = 1 ÷2 А/дм²; аноды - из олова.

Поскольку с ростом рН значение η_к снижается, рН необходимо поддерживать на определенном уровне, периодически добавляя, например, уксусную кислоту. Но при этом растет концентрация ионов Na⁺ и уменьшается растворимость станната. Его концентрация становится настолько малой, что процесс восстановления олова на катоде может прекратиться. На практике среднюю концентрацию Na₂SnO₆ поддерживают равной 150 г/л при длительности электролиза ≈400 А • ч/л. Корректировка электролита осуществляется добавлением SnO₂ или периодически введением золя гидроокиси олова. При осаждении олова с применением нерастворимых анодов вместо Na₂SnO₆ следует использовать K₂SnO₆ в силу его большей растворимости.

Наибольшее применение нашел следующий хлоридный электролит (в г/л):

SnCl₂ 50-60

NaF 35-40

НС1 (свободная) 3 - 4

Желатина 2

Фенол 5

Режим электролиза: температура электролита 35-45°С, i_к = 3 ÷ 5 А/дм², аноды - из олова. Такой состав электролита и режим электролиза применяют для покрытия крепежа.

Блестящее лужение осуществляют в электролите, содержащем (в г/л):

SnSO₄ 80-100

H₂SO₄ 140-160

Фенол 30-40

Клей столярный 1

Режим электролиза: температура электролита 15 -25°С, i_к = 2 - 3 А/дм², аноды - из олова.

Для осаждения оловянных покрытий применяют триполифосфатный электролит, обладающий хорошей рассеивающей способностью и позволяющий покрывать детали сложной конфигурации. Состав электролита (в г/л):

SnCl₂ 100-110

К₅Р₃О₁₀ 600-700

NH₄C1 70-90

KJ 0,5

Клей столярный 5 - 8

Режим электролиза: температура электролита 15 -25°С, i_к = 0,5 ÷1,0 А/дм², аноды - из олова, катодный выход при этом составляет 60%. Кривые катодной поляризации из такого электролита представлены на рис. 98. Триполифосфат калия и NH₄C1 несколько снижают предельный ток, а декстрин и столярный клей смещают стационарные потенциалы осаждения олова в сторону отрицательных значений. Добавив KJ, можно полностью устранить процесс анодного окисления в триполифосфатном электролите.

Рис. 98. Кривые катодной поляризации олова из хлоридного электролита (рН = 8,5 и 20°С) состава (г/л): 7-112 г/л SnCl₂•2H₂O и 720 г/л К₅Р₃О₁₀; 2-112 г/л SnCl₂•2H₂O, 720 г/л К₅Р₃О₁₀ и 90 г/л NH₄Cl; 3 - то же, с добавкой 2 г/л декстрина; 4 - то же, с добавкой 8 г/л столярного клея

В большинстве электролитов оловянирования анодный процесс идет более беспрепятственно, чем катодный, в результате чего в растворе происходит постепенное увеличение концентрации ионов олова. Зависимость накопления ионов олова от времени электролиза представлена на рис. 99.

Рис. 99. Зависимость накопления ионов олова в электролите от времени

В радиотехнике используют электролит (в г/л):

SnCl₂ 80-100

Na₄P₂O₇ 150-200

NH₄C1 50-70

Режим электролиза: температура электролита 20 -30°С, i_к = 0,8 ÷ 1,0 А/дм², аноды - из олова, катодный выход по току равен 85 - 90% при i_к = 0,8 А/дм². Осадки получаются мелкозернистыми, светлыми и надежно сцепленными с основой. Катодный выход по току в основном зависит от содержания Na₄P₂O₇ в электролите (рис. 100).

Рис. 100. Зависимость выхода по току олова от концентрации Na₄P₂O₇

Понижая η_к и смещая стационарные потенциалы осаждения олова, Na₄P₂O₇ при прочих равных условиях электролиза способствует получению покрытий с более мелкой кристаллической структурой, чем из щелочных или кислотных электролитов.

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