Гальванопокрытие платиной и ее сплавами

Платину применяют для покрытия электрических контактов, для защиты серебра от потемнения и титановых анодов. Платиновые покрытия стойки в химически агрессивных средах и не окисляются при нагревании до 1100°С. Покрытия платиной толщиной 2 - 20 мкм используют для покрытия деталей приборов, работающих при высокой температуре или в коррозионной среде. Тонкие покрытия толщиной до 0,5 мкм применяют для изготовления отражателей. Коэффициент отражения платины в видимой части спектра составляет 70%, а в инфракрасной - до 96%. По сравнению c палладием и родием платину значительно меньше используют в промышленности. Это обусловлено ее высокой стоимостью и дефицитностью, а также трудностью получения не пористых платиновых покрытий. В 1966 г. на мировом рынке платина была в 4,3 раза дороже золота (иридий в 5,8 раза, а осмий в 7,5 раз).

На платиновой основе получают гальванические сплавы, отличающиеся большой стойкостью в условиях механического и эрозионного износа и пригодные для покрытия электрических контактов особого назначения, например платина - родий, платина - палладий, платина - кобальт.

Катодное восстановление платины происходит как в кислой, так и в щелочной среде. Исходным продуктом для приготовления электролитов является хлорид платины PtCl₄ или хлороплатинат натрия.

Наиболее широко применяют сульфаматный электролит, содержащий цис-динитродиаминоплатину (р - соль, 25 - 30 г/л) и сульфаминовую кислоту (100- 120 г/л). Режим электролиза: температура электролита 60-95°С, i_к = 2 ÷ 6 А/дм², рН = 1,1, аноды - из платины, S_a:S_к=2:1. Такие условия электролиза позволяют получать покрытия значительных толщин (2 мкм и более).

Восстановление платины на катоде начинается при φ = 0,15 В (н.в.э.). При сдвиге потенциала в сторону отрицательных значений η_к увеличивается и при φ = - 0,5 В достигает 30%.

С повышением температуры электролита скорость осаждения растет и η_к увеличивается до 40%. Изменение концентрации сульфаминовой кислоты от 25 до 100 г/л при сохранении постоянного значения рН электролита не влияет на катодную поляризацию. Первичной реакцией в таком электролите является разряд ионов гидроксония с постепенным накоплением на поверхности его адсорбированных атомов водорода. Восстановление платины на катоде происходит преимущественно по водородному механизму.

Для получения тонких и блестящих покрытий применяют электролит (в г/л):

H₂PtCl₆ 20-25

Na₂HPO₄ 100-120

(NH₄)₂HPO₄ 15-20

Режим электролиза: температура электролита 20-50° С, i_к = 0,1 ÷0,5 А/дм², η_к = 60%. Аноды - из платины. С увеличением толщины покрытия блеск значительно уменьшается. Однако покрытия, получаемые из такого электролита, пористы (даже при толщине 15 мкм). Ведение электролиза при комнатной температуре и с отключением тока через каждые 20 мин (i_к = 0,1 ÷ 0,2 А/дм²) способствует получению менее пористых и плотных покрытий толщиной до 20 мкм. С повышением температуры η_к растет, но качество покрытия резко ухудшается. Повышение плотности тока приводит к снижению выхода по току.

Процесс восстановления хлорплатината до металла на катоде можно представить уравнениями

Pt⁴⁺ + 2ē -> Pt²⁺ , Pt⁴⁺+4ē -> Pt

Pt²⁺ + 2ē -> Pt, H⁺ + ē -> Н_адс.

При потенциалах > 0,3 В незначительный предельный ток обусловлен восстановлением Pt²⁺. Следует отметить, что восстановление хлорплатината протекает как на свободных от адсорбированного водорода участках, так и на заполненной водородом поверхности.

Платинирование титановых анодов ведут в электролите (в г/л):

Хлорид платины 7 - 8

Динатрийфосфат 90 - 100

Диаммонинфосфат 20 - 30

Хлорид аммония 20 - 25

Режим электролиза: температура электролита 70-80°С, i_к = 0,5 А/дм², η_к=20 ÷ 30% при покачивании катодной штанги. Перед платинированием титан предварительно обрабатывают в парах или растворе соляной кислоты, травят в растворе фторида аммония и обезгаживают в среде водорода при 400-800 °С в течение 0,5-1 ч.

Платинирование тантала производят с целью получения нерастворимых анодов, применяемых в агрессивных средах. Танталовые электроды сначала обрабатывают в 40%-ной фтористоводородной кислоте при 20-30°С и i_а=20 А/дм² в течение 10 мин. Затем их сразу платинируют в том же электролите, что и титановые, только при i_к=2 ÷ 3 А/дм² и термообрабатывают потом при 900°С в течение 1 ч.

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