Гальванопокрытие сплавом олово - цинк Sn - Zn.

Сплав олово - цинк. Покрытия Sn - Zn имеют более высокие защитные свойства, чем цинковые или кадмиевые.

Стационарный потенциал цинка равен 0,782 В, олова - 0,205 В, железа - 0,3 В и сплава Sn - Zn (75-78% Sn) -0,76 В.

В условиях атмосферной коррозии в тумане 3%-ного раствора NaCl, при постоянном погружении в морскую воду и в условиях, имитирующих тропический климат, содержание цинка в сплаве не должно быть более 50% и менее 15%. Наиболее коррозионно-стойкими в таких условиях являются покрытия Sn - Zn, содержащие 20-30% Zn. Они легко полируются до яркого блеска, сохраняемого в течение длительного времени. Покрытие Sn - Zn обладает небольшой пористостью, легко паяются и надежно защищают стальные детали, эксплуатируемые в условиях морского и тропического климата.

Для защиты стальных изделий широко применяют цианидно-станнатный электролит (в г/л):

Олово четыреххлористое (металл) 30 - 35

Цинка окись (металл) 3 - 5

Калий цианистый 40 - 50

Натр едкий (свободный) 5 - 10

Режим электролиза: температура электролита 60 -70°С, i_к = 2 ÷ 3 А/дм², аноды - из олова. Аноды должны быть золотисто-желтого цвета, который достигается повышением анодной плотности тока до 1,5 А/дм².

С увеличением концентрации цинка в электролите от 3,0 до 5,0 г/л повышается содержание цинка в сплаве (при i_к=2 А/дм²) соответственно от 15 до 60%. При увеличении общей концентрации KCN снижается содержание цинка в осадке, а при повышении концентрации NaOH в электролите повышается содержание цинка в сплаве. Так, при введении NaOH (5 г/л) в электролит содержание цинка увеличивается на 10-12% (при i_к = 2 А/дм² и 70°С). Катодный выход с увеличением i_к резко снижается, а с повышением температуры он увеличивается, при этом ухудшается внешний вид покрытия. При 30°С η_к = 9% (85% Sn в сплаве), а при 60°С η_к = 55% (80% Sn в сплаве).

Кривые катодной поляризации (рис. 107) при выделении сплава Sn - Zn подтверждают, что с увеличением содержания свободного цианида в электролите равновесный потенциал сплаво-образования смещается в сторону положительных значений. Это объясняется тем, что цинк в таком электролите находится в более прочных цианидных комплексах, и его соосаждение замедляется.

Рис. 107. Кривые катодной поляризации сплава Sn - Zn (содержание цинка 5 г/л) при различной концентрации KCN

Необходимым условием получения качественных покрытий сплавом Sn - Zn, постоянных по составу и свойствам, является равномерное растворение анодов (из сплава или раздельных) с образованием четырехвалентных ионов олова, так как накопление двухвалентных ионов приводит к получению некачественных осадков. При недостаточной плотности тока i_а сплав Sn - Zn растворяется с образованием двухвалентных ионов олова, что быстро выводит электролит из строя, а при повышенных значениях i_а анод пассивируется, и его растворение протекает с образованием четырехвалентных ионов, что приводит к полному прекращению растворения анода и резкому снижению η_а.

На анодах, содержащих менее 50% Sn, пассивация затруднена и поляризация приобретает характер, присущий для цинкового анода. Таким образом, необходимым условием правильного протекания анодного процесса с образованием Sn⁴⁺ при осаждении сплава Sn - Zn является поддержание i_а в заданном интервале. При содержании в аноде 70% Sn значение i_а должно быть в пределах 1,5-2,0 А/дм².

Независимо от состава и вида электролита на стальные изделия сплав Sn - Zn наносят на подслой меди толщиной 6 - 9 мкм. Детали, покрытые сплавом олово - цинк, хорошо выдерживают запрессовку в такие пластмассы, как К-21, АГ-4 и др. Их способность к пайке такая же, как и у деталей, покрытых оловом.

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