Электролитическое осаждение железа
Хотя технология электроосаждения железа была разработана свыше 100 лет назад в России академиком Б. С. Якоби и его сотрудниками, этот процесс имеет до сих пор ограниченное применение, несмотря на низкую стоимость железа и его соединений. На различных этапах развития процесс железнения, который часто называют «осталиванием», находил и сейчас находит разнообразное применение. Издавна процесс применяется в полиграфической промышленности. Во время 1-й мировой войны немцы применяли процесс с целью замены меди в производстве гранатных поясков, гальванопластическим методом производили железные трубы, применяли процесс для ремонта и восстановления размеров деталей машин. Для этих последних целей процесс был сравнительно скоро заменен хромированием. До развития процесса производства пермаллоевых сплавов с высокими магнитными характеристиками электролитное железо, отличающееся определенными магнитными свойствами, находило применение в производстве сердечников индивидуальных катушек.
Во время второй мировой войны железнение интенсивно применялось в производстве стереотипов и других объектов полиграфии с целью экономии меди и никеля. В США некоторое время изготовляли гальванопластически формы для прессования изделий из резины, стекла и пластмасс, но этот процесс, по-видимому, вследствие нерентабельности был отставлен. Сравнительно широкое применение находит электролитическое производство железного порошка для металлургических целей.
Несмотря на то, что в ряде областей процесс электроосаждения железа применялся лишь кратковременно, необходимо отметить, что интерес к этому процессу не пропал и в настоящее время он применяется то в одной, то в другой области. В частности, можно отметить производство матриц для штамповки грампластин, производство листового железа с низкой магнитной коэрцитивностью и т. п. При этом всегда руководствуются относительной дешевизной железа и достаточными его запасами.
В зависимости от назначения можно осаждать твердое и хрупкое железо, которое в результате термообработки становится мягким и ковким, или мягкое и пластичное железо, которое в результате цементации, цианирования и азотирования приобретает поверхностную твердость. Электроосажденное железо вследствие высокой степени чистоты относительно лучше сопротивляется коррозии. Оно хорошо противостоит действию расплавленной щелочи и водных ее растворов.
С электрохимической точки зрения железо является аналогом никеля и кобальта — большая катодная поляризация при разряде ионов железа наряду с незначительным перенапряжением водорода на нем. Отсюда большая чувствительность процесса к концентрации ионов водорода в электролите и к температуре: чем больше концентрация ионов водорода в электролите и ниже температура, тем меньше допустимая плотность тока. При высокой концентрации ионов водорода и высокой температуре можно применять высокую плотность тока при достаточно высоком выходе по току. В отличие от никелевых и кобальтовых электролитов в железных электролитах наблюдается легкое окисление двухвалентных ионов железа и переход их в трехвалентные. Наличие их в заметных количествах обусловливает образование хрупких и темных осадков.
До последнего времени железнение осуществлялось из сернокислых или хлористых электролитов и их смеси. В последние годы значительное применение получили фторборатные электролиты. Различными исследователями предлагались и другие электролиты, которые широкого применения не получили. В табл. 44 приводится состав и режим наиболее часто применяемых электролитов.