Выбор электролитов для нанесения покрытия сплавом олово-висмут

Выбор электролита - один из главных этапов в процессе нанесения любого электрохимического покрытия, так как от этого зависит качество покрытия и многое другое.

К электролиту предъявляются следующие требования:

возможность получения из электролита плотного компактного осадка;

достаточно высокая рассеивающая способность электролита;

высокий выход по току (близкий к 100%);

простота использования;

дешевизна.

Факторы, повышающие поляризацию, способствуют зарождению новых кристаллов и вызывают получение мелкокристаллических осадков. Наоборот, с уменьшением катодной поляризации скорость образования зародышей кристаллов понижается и осадок получается крупнозернистым.

Уменьшение концентрации ионов осаждаемого металла в электролите, увеличение плотности тока, понижение температуры, введение ПАВ повышает катодную поляризацию и способствует образованию мелкозернистых осадков.

Рассеивающая способность - это способность электролита давать равномерные по толщине покрытия на катодах сложной формы.

При выборе электролита следует учитывать эти основные факторы, для получения качественного осадка.

Выбор электролита нанесения покрытия сплавом олово-висмут

Применяемые электролиты для покрытия сплавом олово-висмут приведены в таблице 1.1

 

Таблица 1.1. Электролиты, применяемые для покрытия сплавом олово-висмут

Электролит	Состав электролита		Режим обработки			Преимущества	Недостатки
	компонент	концен-трация, г/л	t, 0С	iк, А/дм²	Вт, %
Серно-кислый	SnSO4 Bi2(SO4)3 H2SO4 NaCl Формалин Добавка ОП-10 Блескообразующая добавка	48,0 1,7 100,0 0,5 7,0 12,0 5,0	25	2	97	Высокий выход по току; высокая скорость осаждения сплава; простота состава электролита; возможность получения компактного осадка при добавлении в электролит ПАВ.	Невысокая рассеивающая способность, обработка дета-лей простой конфигурации.
Щелочной	K2SnO3 KBiO3 KOH	200,0 1,0 20,0	60	10	80	Высокая рассеивающая способность; обработка деталей сложной конфигурации.	Скорость осаждения в 2 раза мень-ше, чем в кислых элек-тролитах; низкий выход по току; при повышении плотности тока выход по току понижается.
Пирофос-фатнотри-лонатный	SnCl2·2H2O BiCl3 Na4P2O7·10H2O Трилон Б	50,0 0,5 160,0 7,0	50	2	85	Высокая рассеивающая способность.	Сложность состава элек-тролита, низкий выход по току.

Примечание к таблице 1.1: t - температура электролита, ⁰С; i_к - катодная плотность тока, А/дм²; Вт - выход по току, %.

 

Для покрытия сплавом олово-висмут выбираем сернокислый электролит, так как при добавлении в него различных ПАВ он будет самым оптимальным в использовании. Получим компактный мелкокристаллический осадок.

Электродные процессы, протекающие при покрытии сплавом олово-висмут

Электродные процессы, протекающие при покрытии сплавом олово-висмут

При покрытии сплавом олово-висмут на катоде происходит восстановление ионов олова и ионов висмута из раствора:

Sn²⁺ + 2е → Sn⁰

Bi³⁺ + 3e →Bi⁰

На аноде протекает процесс окисления олова:

Sn⁰ - 2е → Sn²⁺

Неполадки и их устранение при покрытии сплавом олово-висмут

Основные неполадки при покрытии сплавом олово-висмут приведены в таблицах 1.3.

 

Таблица 1.3. Характер неполадок и способы их устранения при покрытии сплавом олово-висмут

Вид покрытия и тип электролита	Характер неполадок	Возможные причины	Способы устранения
Сернокислый электролит	Покрытие крупнокристаллическое	Недостаточное содержание препарата ОС-20	Добавить препарат ОС-20
	Шероховатое покрытие	Присутствие механических примесей	Отфильтровать электролит через ткань «Хлорин»
	Темное матовое покрытие	Присутствие металлических примесей	Проработать электролит при плотности тока 0,1-0,3 А/дм²
	Светлое матовое покрытие	Недостаточная концентрация блескообразователя	Добавить ацетилацетон и формалин
	Неравномерное покрытие	Низкая концентрация формалина	Добавить в электролит 0,5-0,6 мл/л формалина
	Питтинг	Высокая плотность тока	Понизить катодную плотность тока

Выбор толщины покрытий

Вид и толщину покрытия выбирают в зависимости от условий эксплуатации детали.

Различают 3 типа условий эксплуатации:

. Легкие условия - характеризуются содержанием в атмосфере сернистого газа и хлористых солей не более 0,03 мг/м² в сутки. Атмосфера не загрязнена газами промышленных объектов и климат помещений для эксплуатации изделий должен быть регулируемым;

. Средние условия - условия эксплуатации те же, но можно хранить изделие на открытом воздухе при холодном и умеренном климате и даже при сухом тропическом климате;

. Жесткие условия - максимальная температура 85 ⁰С, минимальная температура - 60 ⁰С. Относительная влажность 98% при температуре 25 ⁰С. Наличие солнечного излучения, осадков, ветра, песка и пыли;

Толщина покрытия сплавом олово-висмут

 

Таблица 1.4. Толщина покрытия сплавом в зависимости от условий эксплуатации

Вид покрытия	Назначение покрытия	Толщина покрытия, мкм, при условиях эксплуатации
		лёгких	средних	жестких	особо жёстких
Сталь углеродистая, низко- и среднелегированная
Олово-висмутовое	Под пайку, защитное	3-6	6-9	9-12	-

Подготовка поверхности металлических изделий перед нанесением покрытий

Обработка поверхности металла состоит в удалении с нее окалины, окислов, жиров и других загрязнений. Помимо подготовки поверхности металла к покрытию, такая обработка применяется как промежуточная операция при производстве металлических слитков или заготовок после их термической обработки, при производстве листов, лент, проволоки и других изделий.

Прочное сцепление покрытия с основным металлом и возможно более равномерное по толщине распределение его на поверхности изделий в значительной степени зависят от качества подготовки поверхности металла.

Обработка поверхности металла перед нанесением покрытия производится в основном тремя способами:

механическим;

химическим;

электрохимическим