Реферат: Исследования электролитов кадмирования

Исходными компонентами являются соединения CdO или Cd(OH)₂ , CdSO₄ 8/3H₂ O, Cd₂ P₂ O₇ 2H₂ O и K₄ P₂ O₇ 3H₂ O.

Растворимость пирофосфата Cd в растворах пирофосфатных солей щелочных металлов незначительна. Для получения пирофосфатного электролита кадмирования необходимо брать 15-20 кратный избыток K₄ P₂ O₇ по отношению к CdSO₄ (моль/л.).Наибольшая растворимость K₄ P₂ O₇ при t=25 С в 1 моль/л. растворе K₄ P₂ O₇ (385 K₄ P₂ O₇ 3H₂ O) составляющем 3.6 10 гр.-ион Cd2+, или 0.036 моль/л.(9.2 гр./л. CdSO₄ 8/3H₂ O).При этом рН=10,4-10,7.

Наиболее эффективной добавкой оказался трилон-Б (0,1 моль).Пирофосфатный электролит кадмирования обладает высокой рассеивающей способностью (при присутствии трилона-Б) и хорошими буферными свойствами в рабочем интервале рН=7,5-9. По коррозионным свойствам кадмиевые покрытия из пирофосфатных электролитов не отличаются от осадков Cd , полученных из цианистых электролитов . Рекомендуются следующие условия электролитического кадмирования из пирофосфатного электролита : электролит содержит 192 гр./л. (0,5 м./л.) K₄ P₂ O₇ 3H₂ O , 9,2 гр./л. CdSO₄ 8/3H₂ O ; t электролита 50°C , i=(0,2-2) 10 A/м , i=(0,2-0,4) 10 A/м.

Электроосаждение Cd из пирофосфатного раствора протекает при значительном смещении катодного потенциала в сторону отрицательных значений при повышении i выход металла по току снижается, что наряду с высокой поляризуемостью катода способствует равномерному распределению металла по катодной поверхности.

Экспериментальная часть.

Методика работы.

Подготовка металла к электролизу:

1.Обезжиривание.

Детали, поступающие в гальванический цех, могут быть покрыты густым слоем смазки, слоем жидких масел или невидимым глазом тончайшими жировыми пленками. Наряду с остальными смазками на поверхности металла могут быть разного рода загрязнения. Во всех случаях указанные загрязнения и жировые пленки , изолируя поверхность детали от контакта с водным раствором , препятствуют процессам травления и непосредственно электроосаждению. Поэтому они должны быть полностью удалены. Достигается это путем обезжиривания.

Для обезжиривания металла мы применяем раствор , содержащий 30 гр./л. NaOH , 30 гр./л. Na₃ PO₄ , 3-5 гр./л. оксифоса-Б. В растворах происходит омыление жиров животного и растительного происхождения , в результате чего они расщепляются на натриевые и калиевые мыла. Эти мыла резко снимают поверхностное натяжение растворов и оказывают пептизирующее действие , что способствует отрыву загрязнений от поверхности металла . Так как минеральные масла в растворах щелочей не расщепляются мы вводим смачивающее ПАВ оксифос-Б. Чтобы ускорить омыление жиров обезжиривание мы проводим при t=70° C. Сам процесс обезжиривания длится 15 минут.После чего металл промывается.

2. Травление.

После удаления загрязнений и жировых пленок должны быть удалены окислые пленки , налеты ржавчины и другие химические соединения , образующиеся на поверхности металла. Эти соединения при достаточно большой толщины и сплошности могут совершенно воспрепятствовать осаждению покрытия или сильно ослабить сцепление покрытия с основой металла. Для удаления этих окислых и других пленок детали подвергают травлению. Раствор для травления , который мы применяем , состоит из 40 гр./л. HCl и 40 гр./л. H₂ SO₄ , при t=25°C .

Процесс травления длится 10 секунд. После чего металл промывается и отправляется на электролиз.

Электроосаждение кадмия.

В работе для осаждения кадмия применялся гальваностатический режим электролиза. Электролизер был подключен к выпрямителю ВАК , ток измерялся с помощью амперметра.

В качестве основного электролита использовались два раствора :

1. раствор сульфата кадмия и сульфата аммония ;

2. раствор борфтористого кадмия , подкисленного серной кислотой.

Электролиты готовились следующим образом :

1. 10 гр. сульфата кадмия и 50 гр. сульфата аммония растворяли при перемешивании в 200 мл. воды , при комнатной температуре.

2. 30 гр. борфтористого кадмия растворяли при небольшом перемешивании в 200 мл. воды при комнатной температуре. Затем туда же добавляли 2 мл. 2 н. серной кислоты.

Кадмий осаждался на стальные электроды , предварительно прошедшие зачистку , обезжиривание и травление , о которых было сказано выше. Интервал плотности тока изменялся от 0.5 до 2 А/дм . Время изменялось обратно пропорционально плотности тока : при 2 А/дм - 5 минут , при 0.5 А/дм - 20 минут.

Из основных растворов электролитов были получены следующие покрытия :

Как сказано выше , на качество кадмиевого покрытия можно повлиять различными факторами (плотность тока , концентрация осаждаемых ионов , перемешивание , поляризация , ПАВ , изменение температуры и т. д. ). В нашу задачу входило исследование влияния на осаждение кадмия различных добавок ПАВ , изменения плотности тока и температуры электролита и получение наиболее качественного покрытия мелкозернистой структуры.

Влияние этих факторов мы исследовали на растворе , который состоит из Cd(BF₄ )₂ и H₂ SO₄ . В раствор электролитов мы добавили водный раствор желатина.

При добавлении к раствору электролитов водного раствора крахмала получили покрытия :

Далее в том же растворе электролитов с добавкой (3 капли крахмала ) мы проследовали изменение структуры осадков при изменении температуры раствора электролитов.

Далее мы проглядывали изменение структуры осадков Cd при изменении плотности тока.