Отчет по практике: Кадмирование в цианистых электролитах

На поверхности кадмия в атмосферных условиях образуется светлосерые продукты коррозии в виде плёнки из карбонатов кадмия (СdCO₃ ) толщиной 5-10 мкм, которая, как и в случае цинкового покрытия, несколько тормозит коррозионный процесс. В атмосфере, насыщенной промышленными газами, образуется сульфаты кадмия (CdSo₄ ), которые хорошо растворимы и легко смываются дождями, в результате чего защитные свойства кадмия в промышленной атмосфере значительно хуже, чем у цинка. Но на кадмии, в отличии от цинка, не образуются объёмистые продукты коррозии и декоративный вид кадмированных изделий лучше, чем у оцинкованных, поэтому сложилось мнение о повышенной коррозионной устойчивости кадмия.

Кадмий весьма быстро разрушается при контакте с изделиями с различными смазочными и топливными материалами, содержащими сернистые соединения, а также с пластмассовыми деталями, выделяющими газообразные продукты. Кадмиевые покрытия имеют преимущество перед цинковым в условиях морской атмосферы, характеризующаяся морскими туманами и брызгами солёной воды, попадающими на изделия, поэтому кадмиевые покрытия в основном рекомендуются для защиты деталей корабельной аппаратуры и различных устройств судовых и портовых сооружений.

При выборе покрытия следует учитывать также высокую стоимость и дефицитность кадмия, а также большую токсичность продуктов коррозии кадмия и кадмиевой пыли. В зарубежной практике известны случаи тяжелого отравления людей солями кадмия, попавшими в организм.

В таблице представлены рекомендации по выбору толщины кадмиевого покрытия

характеристика условий эксплуатации	толщина, мкм.	обозначение по ГОСТ 9791-68
Температура(t) воздуха -60до +60 °С. Относительная влажность 95±3% при t 30°С.Периодическое нахождение в условиях морского тумана. Эксплуатация на открытом воздухе.	12-15	Кд12хр
Относительная влажность 95±3% при t35°С в условиях морского тумана	24-30	Кд24хр
Для деталей, постоянно находящихся во влажной атмосфере, насыщенной морскими испарениями	30-36	Кд30хр

Защитные свойства кадмиевого покрытия значительно повышаются дополнительной обработкой в хроматных растворах (пассивирование) или фосфатированием.

Основные физические свойства кадмия:

физические свойства	величина
Плотность , г/см3	8,64
t плавления, °С	3,21
Твёрдость электрического Cd, лгс/мм2	35-50
Электрическое сопротивление, Ом·см	10,98·10-6

К кадмиевому покрытию предъявляются следующие требования. Цвет светло-серый или серебристо-белый. Хроматированное покрытие должно иметь цвет от золотисто-жёлтого до желтовато зелёного с радужным оттенком. Коричневый цвет не допускается. Аналогично цинковым пассивированным покрытиям допускается отсутствие хроматной плёнки в труднодоступных для обработки местах, сварочных швах и малых отверстиях. Допускается также нарушение хроматной плёнки в виде отдельных рисок и точек.

V. Основные неполадки цианистых электролитов кадмирования

1. Характеристика электролитов кадмирования

Электролитическое осаждение кадмия может осуществляться из растворов, содержащих различные соединения кадмия как в идее простых солей Сd, так и в виде комплексных соединений. Аналогично цинкованию выделению кадмия на катоде способствует большое перенапряжение водорода, что позволяет осаждать кадмий из водных растворов с достаточно высоким выходом по току.

Для электролитического кадмирования наиболее широкое применение получили цианистые электролиты вследствие высокой рассеивающей способности, хорошего качества покрытий и стабильности в эксплуатации.

2. Кадмирование в цианистых электролитах

В цианистых электролитах Cd находится в виде комплексных анионов Cd(CN)₃ ^- и Сd(CN)₄ ^2- . Как указывалось выше цианистые электролиты кадмирования обладают хорошей рассеивающей способностью вследствие большой катодной поляризации, обусловленной высокой стойкостью комплексного иона. Цианистые электролиты кадмирования отличаются в работе и меньшей чувствительностью к загрязнениям. По этим причинам цианистые электролиты получили широкое распространение в промышленности для покрытия деталей самого сложного профиля.

Состав типового цианистого электролита (г/л) и режим работы следующие

Состав/режим	величина
Окись кадмия CdO	35-45
Цианистый натрийNaCN	90-130
Едкий натрNaOH	20-30
Сернокислый натрий Na2 SO4 ·10 H2 O	40-50
Сернокислый никельNiSO4 ·7H2 O	1-2
t электролита, °C	15-25
Плотность тока	0,5-1,0
При реверсировании тока Тк :Та =10:1, А/дм2	1,0-2,0
Выход по току, %	85-90

Встречающееся в литературных источниках и производственной практике другие составы электролитов принципиального отличия не имеют, отличаются лишь некоторыми отклоняющими от указанных концентраций компонентов и природой поверхностно-активного вещества (ПАВ).

В качестве ПАВ применяют один из следующих продуктов:

продукт	содержание
Сульфированное касторовое масло, г/л	8,0-10,0
Концентрат сульфитно-спиртовой барды, г/л	8-12
Сульфитный щелок, г/л	8-10
Моющее средство «Прогресс», мл/л	2,5-3,0
Ализариновое масло, г/л	5-10

3. Назначение компонентов электролитов

Основной компонент-соль кадмия, содержащийся в электролите в небольшой концентрации (35-40 г/л в пересчёте на кадмий), т.к. с увелечением концентрации кадмий ухудшается рассеивающая способность электролита.

Весьма важно для нормальной работы ванны кадмирования содержание цианистого натрия. При концентрации его менее 90 г/л начинают пассивироваться аноды, а при избытке NaCNпадает выход по току, но улучшается рассеивающая способность. Оптимальным следует считать отношение NaCN/CdO=2,5-3,0.

Едкий натр способствует улучшению качества покрытий и повышению выхода по току. Соли никеля в небольших количествах также способствует улучшению качества осадков. ПАВ является необходимой составной частью электролита, они обеспечивают получение гладких, а иногда и полублестящих кадмиевых покрытий.

В процессе электролиза вследствие растворения углекислого газа в электролите растворения карбонаты (Na₂ CO₃ ), присутствие которых в малых количествах сказывается положительно, однако свыше 80 г/л ухудшает качество осадков кадмия.

4. Назначение и корректирование электролитов

Растворить отдельно в минимальных количествах воды цианистый натрий, едкий натр, сернокислый натрий и сернокислый никель. Окись кадмия (если электролит готовится с использованием окиси кадмия, а не сульфата кадмия) развести в небольшлом количестве воды до кашецеобразного состояния.

Сернокислый кадмий растворить в горячей воде. В полученный раствор при перемешивании влить раствор едкого натра: после полного осаждения гидрата окис кадмия слить с осадка раствор, затем в раствор цианистого натрия ввести небольшими порциями при тщательном премешивании полужидкую окись кадмия или свежеосаждённый гидрат окиси кадмия (раствор приобретает слегка коричневый оттенок) добавить растворы сернокислого натрия и сернокислого никеля. Полученный раствор тщательно перемешать и после отстаивания декантировать в рабочую ванну, затем добавить в него водный раствор сульфитного щелока или другого выбранного ПАВ и долить водой до заданного объёма. Электролит корректировать не реже двух раз в месяц по данным химического анализа на содержание CdO, NaCN, NaOH, Na₂ SO₄ , NiSO₄ . Вредными примесями являются серебро, свинец, олово, сурьма до 0,05 г/л каждого, мышьяк –до 0,005 г/л. Карбонаты можно удалить осаждением их окисью бария из расчёта 1,5 г окиси бария на 1 г карбонатов.

При приготовлении электролитов из CdSO₄ необходимо руководствоваться стехиометрическими соотношениями реакции образования Cd(OH)₂ :CdSO₄ +2NaOH= Cd(OH)2+Na₂ SO₄ , т.е. на 265,6 г кристаллической соли CdSO₄ ·8/3 H₂ O следует брать 80 г NaJH или 112 г KOH.

Необходимо также иметь в виду, что едкий натр не требуется дополнительно вводить в состав электролита, т.к. при растворении CdO или Cd(OH)₂ в цианистом натрии образуется предусмотренное для состава электролита количество NaOH.

Основные неполадки, встречающиеся при эксплуатации цианистых электролитов кадмирования, представлены в таблице.

5. Основные неполадки цианистых электролитов кадмирования

Характеристика неполадок	причина
Увеличение концентрации кадмия в электролите	Большая поверхность кадмиевых анодов
Отслаивание покрытия; « 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 » К-во Просмотров: 522 Бесплатно скачать Отчет по практике: Кадмирование в цианистых электролитах >>> Скачать <<< Меню Поиск