Электролитическое осаждение свинца и его сплавов
Для электролитического осаждения свинца было предложено много различных электролитов — кислых, щелочных, комплексных. Из них сколько-нибудь значительное промышленное применение получили кремнефто-ристоводородные, борфтористоводородные и сульфаминовые. Кремнефтористоводородные электролиты были предложены в начале XX в., но несмотря на их дешевизну, они по целому ряду показателей уступают борофтористоводородным с точки зрения требований, предъявляемых гальванотехникой. По этой причине в течение ряда лет их применяли лишь для электролитического рафинирования свинца, однако в этом случае пирометаллургический способ рафинирования свинца в результате его усовершенствования вытеснил электролитический.
Очень хорошие в структурном отношении осадки получаются из перхлоратных электролитов, но в результате необоснованного указания о взрывоопасности водных растворов хлорной кислоты эти электролиты применялись недолго. Сопоставляя кремне- и борфтористоводородные электролиты, можно указать на следующие их достоинства и недостатки: в больших масштабах кремнефтористоводородные электролиты, получающиеся при взаимодействии дешевых материалов — плавикового шпата, серной кислоты и кварцевого песка (SiO2) — очень дешевы, но в малых масштабах гальванических цехов приготовление - электролита даже из дешевого сырья связано с серьезными затруднениями; в этих электролитах не всегда сталь хорошо сцепляется со свинцом из-за контактного вытеснения свинца железом — приходится прибегать к промежуточному меднению. Борофтористоводородные электролиты значительно дороже кремнефтористоводородных, но они отличаются стабильностью, в них получаются мелкокристаллические, хорошо сцепленные осадки непосредственно на стали. Для большей устойчивости борофтористоводородной кислоты в электролит вводят определенный избыток борной кислоты по сравнению с тем, который требуется при взаимодействии с фтористоводородной кислотой для образования HBF4.
В фторборатных электролитах свинец находится в виде Pb(BF4)2. На практике получается, что в растворе с нормальной концентрацией HBF4 содержание свинца соответствует примерно 1,2-н, т. е. больше, чем в РЬ (BF4)2. Это является, по-видимому, результатом образования растворимой гидрооокиси фторбората.
При взаимодействии слабых фтористоводородной и борной кислот получается сильная борофтористоводородная кислота по реакции 4HF+H3BO3=HBF4+3H2O. Фторборатные электролиты содержат в свободном виде борофтористоводородную кислоту (кроме того количества, которое необходимо для образования соответствующей соли) и борную кислоту. Избыток свободной борофтористоводородной кислоты увеличивает электропроводность, что позволяет повышать плотность тока и благоприятно сказывается на структуре, возможно благодаря уменьшению концентрации ионов свинца в электролите (табл. 30). Избыток борной кислоты такого эффекта не дает, но способствует устойчивости электролита.
Составы фторборатных свинцовых электролитов приведены в табл. 31.
Режим электролиза, в частности плотность тока, выбирают в зависимости от необходимой толщины покрытия. Для более тонких слоев порядка 25 мкм рекомендуется более разбавленный электролит. Для барабанов, или нанесения более толстых покрытий на подвесках выбирают более концентрированный электролит и поддерживают более высокую плотность тока.
Температуру поддерживают в пределах 25—40° С и, если необходимо, охлаждают электролит; плотность тока в ванне № 1 (для тонких слоев) поддерживают в пределах 0,5—5 А/дм2; в ванне № 2 (для толстых слоев) 0,5—7 А/дм2. Выход металла по току как на аноде, так и на катоде 100%, анодная плотность тока 1 — 3 А/дм2.