Гальванические покрытия титаном и его сплавами.

Титановые гальванические покрытия применяют для защиты от коррозии различных металлов и сплавов, особенно при эксплуатации в морских условиях. Выделение титана электролизом из водных растворов затруднено из-за большой склонности его к пассивированию и высокого отрицательного потенциала восстановления ионов титана. Для получения титановых покрытий можно применять хлористые, борфтористоводородные, сернокислые, фторидные и щелочные электролиты. Однако целесообразнее использовать щелочные электролиты, например, следующего состава (в г/л):

Метатитанат натрия 70 — 75

Уксуснокислый натрий 25 — 30

Едкий натр (свободный) 30 — 35

Электролит позволяет получать тонкие блестящие осадки. Температура электролита 30-70°С, i_к = 1 ÷ 5 А/дм². Катодный выход при таких условиях равен 15—20%, однако через 1,5 ч он снижается до 1,5%.

Из водных растворов титан осаждается на такие металлы, как медь, железо, никель, свинец и платина, толщина покрытия не более 3—4 мкм, после чего его выделение прекращается. При этом наблюдается диффузия тонкого титанового покрытия в металл основы при нагревании до 700°С или при длительной выдержке (1,5 — 2 года) при комнатной температуре. Так, на поверхности меди установлено наличие сплава, содержащего 21-25%Ti и 75-79%Cu. По-видимому, по мере роста толщины покрытия его внешний слой обогащается титаном, что приводит к снижению η_к, а после насыщения титаном поверхности катода восстановление покрытия прекращается.

Значительно больший интерес представляют гальванические сплавы, содержащие титан. Так, сплав Ni — Ti, содержащий до 6% Ti получают из электролита следующего состава (в г/л):

Никель хлористый 100

Титан (в виде металла) 1—5

Кислота борная, мл/л 450 — 500

Гликоль 60 — 70

Лаурилсульфат, мл/л 45 — 50

Этиловый спирт, мл/л 50

Температура электролита 15—25 °С, i_к = 5 ÷ 10 А/дм², аноды никелевые. Выход по току составляет 40 — 50%. Покрытия Ni — Ti в соляном тумане значительно лучше, чем никелевые.

Сплав, содержащий 10% Ti и 90% Со. осаждают из электролитов состава (в г/л):

Титан (в виде металла) 10—15

Аммоний (бикарбонат) 100—110 Кобальт (в виде металла) 28 — 30

Кислота плавиковая 250 — 270

Кислота борная 100—120

Клей столярный 1—2

Температура электролита 30 — 40 °С. i_к = 2,5÷3,5 А/дм², аноды кобальтовые. Катодный выход по току 10—30%. Содержание титана в сплаве Ti — Co и Ti — Ni падает с увеличением концентрации Ni и Со в электролитах, а также с повышением i_к и температуры электролита.

Для катодного восстановления сплава железо — титан применяют электролит (в г/л):

Железо сернокислое (закисное) 50 — 60

Железо хлористое 50 — 60

Титан щавелевокислый 15 — 20

Аммоний сернокислый 100 — 120

Температура электролита 20 —30 °С. i_к =5 ÷ 30 А/дм², аноды из армко-железа.

Сплав Fe — Ti (2% Ti) представляет собой механическую смесь титана и химического соединения железа с титаном. С повышением температуры электролита от 20 до 50 °С и плотности тока от 5 до 30 А/дм² уменьшается содержание титана в сплаве и увеличивается Fe.

В интервале температур 20 — 30° покрытия Fe — Ti получаются блестящими, а при t>30°С светло-серыми и матовыми. При i_к>30 А/дм² они становятся темными и шероховатыми, что связано с быстрым защелачиванием прикатодного слоя. Поэтому рН электролита следует поддерживать в пределах 1—2 и в случае необходимости добавлять серную кислоту.

Микротвердость покрытий Fe — Ti составляет 570 — 850 кгс/мм² и увеличивается с повышением температуры электролита, особенно при i_к = 20 ÷30 А/дм².

Сплав Fe — Ti обладает более высокой жаростойкостью, чем гальванические осадки железа (заметное окисление начинается при 800 °С).

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