Кадмирование

Кадмирование

Химические свойства кадмия аналогичны свойствам цинка, однако он более устойчив в кислых, нейтральных и щелочных растворах. В паре с железом кадмий также является анодом, и поэтому кадмий относится к категории защитных покрытий, особенно в условиях воздействия хлоридов и сульфатов (морская атмосфера). На поверхности кадмия в атмосферных условиях образуются продукты его коррозии в виде пленки толщиной 5-10 мкм, которая, как и в случае цинкового покрытия, несколько тормозит коррозионный процесс. Защитные свойства кадмиевого покрытия значительно повышаются дополнительной обработкой в хроматных растворах (пассивированием) или фосфатированием.
Кадмирование осуществляют в кислых, цианистых и аммиакатных электролитах.

Кислые электролиты обладают низкой рассеивающей способностью, и их применение обычно ограничивается деталями несложной формы. В таблице ниже представлены наиболее распространенные кислые электролиты кадмирования.

Электролит № 1 применяется главным образом для покрытия мелких деталей. Электролит № 2 характеризуется высокой рассеивающей способностью. Применяется для блестящих покрытий сложно-профилированных деталей. Электролит № 3, содержащий блескообразующую добавку ДЦУ, применяется для получения блестящих покрытий на деталях простой формы. Электролит № 4 позволяет интенсифицировать процесс кадмирования и получать более равномерные покрытия вследствие хорошей рассеивающей способности.

Таблица. Составы кислых электролитов и режимы кадмирования:

Фторборатные ванны отличаются большим катодным выходом по току, из-за чего их применяют для кадмирования стальных упругих деталей, склонных к водородной хрупкости. Особого внимания заслуживает фторборатная ванна, содержащая, г/л: фторборат кадмия Сс1(ВР4)2 — 250, фторборат аммония МН4(ВР4) — 90, борную кислоту — 30 и столярный клей —1-2.
Эксплуатация фтороборатной ванны основана на наблюдениях за видом кадмиевых покрытий. Ухудшение гладкости и потемнение покрытия свидетельству¬ют о необходимости добавки столярного клея - 1 г/л, а также поддержания рН = 2,5-3,0. Для регулировки применяют борфтористоводородную кислоту и аммиак.

Приготовление сульфатных и борфтористоводородных электролитов производится по методикам, аналогичным методикам приготовления кислых электролитов цинкования.
Встречающиеся неполадки при эксплуатации кислых электролитов кадмирования связаны обычно с уменьшением или увеличением кислотности. Так, при снижении кислотности (увеличение рН) покрытие в углублениях темнеет, при понижении рН осадки кадмия становятся крупнозернистыми. Примеси электроположительных металлов (медь, олово, никель, сурьма и др.) вызывают образование губчатых темных покрытий; для устранения этого дефекта необходимо электролит проработать током при плотности тока (0,3-0,5) А/дм2.

Для замены токсичных цианистых электролитов получили распространение аммиакатные электролиты, составы и режимы которых приведены в таблице.
Для улучшения коррозионной устойчивости кад¬миевого покрытия и улучшения его декоративных качеств применяют хроматирование — обработку кадмия в хроматных растворах, в результате которой на металле образуются пассивные пленки, аналогичные пассивным пленкам, получаемым на цинковых покрытиях.
Операции хроматирования предшествует операция осветления, которая производится погружением кадмированных деталей на 2-5 с в 1-3 %-ный раствор азотной кислоты или 2 %-ный раствор перекиси водорода в 0,5 %-ном растворе серной кислоты. Хроматирование — простой процесс. Непосредственно после кадмирования (или осветления) изделия промывают в проточной воде и переносят в хроматную ванну, работающую преимущественно при комнатной температуре, где и выдерживают от нескольких до десятков секунд. После хроматирования изделия промывают в холодной и теплой воде и сушат сжатым воздухом.

Таблица. Составы аммиакатных электролитов кадмирования и режимы электролиза:

Кадмиевые покрытия, полученные в ванне без блескообразующих добавок, перед хроматированием осветляют несколько минут в 1 %-ной азотной кислоте при комнатной температуре.

Составы и режимы растворов, применяемые для пассивирования кадмия, представлены в таблице ниже.

Таблица. Составы растворов и режимы пассивирования кадмиевого покрытия:

В растворах № 1 и № 4 образуются толстые хроматные слои интенсивного желто-золотистого (раствор 1) или золотисто-красного (раствор 4) цвета. Недостаток этих ванн — большая концентрация солей хрома, затрудняющих нейтрализацию сточных вод. Очень концентрированные растворы для хроматирования приводят к снятию 2-3 мкм слоя цинкового или кадмиевого покрытия. Это может привести к полному удалению покрытия в углубленных местах, например, в отверстиях, где толщина цинка или кадмия очень мала.

Раствор № 2 применяется для деталей, подвергаемых обезводороживанию при температуре 180-200 °С в течение 2 ч (цвет пассивной пленки при этом изменяется до темно-коричневого, защитные свойства пленки несколько ухудшаются).

Раствор № 5 является примером раствора со значительно меньшим содержанием соли хрома.
Можно применить также раствор состава, г/л: хромовый ангидрид — 150-160, серная кислота — 8-10. Температура раствора комнатная. Детали с кадмиевым покрытием погружаются в раствор лишь на очень короткое время (2-6 с).

Радужный оттенок, вызванный хроматированием, можно удалить в осветляющей ванне, содержащей едкий натр (~ 20 г/л) за 5-10 с при комнатной температуре. После осветления необходима очень тщательная промывка. Осветление снижает в определенной степени защитные свойства хроматных покрытий и применяется в том случае, когда радужный цвет не приемлем.
Толстые хроматные покрытия после осветления можно окрашивать в водных растворах некоторых органических красителей.

Ванны для хроматирования — из винипласта. Нагрев не нужен, если температура в помещении превышает 18 "С.
Для удаления кадмиевых покрытий со стали и медных сплавов применяют раствор, содержащий азотнокислый аммоний с концентрацией 100-400 г/л. Изделия выдерживают в этом растворе при комнатной температуре до полного растворения кадмия. Если покрытие добавочно было хроматировано, то удаление кадмия протекает значительно труднее. Сначала необходимо устранить слой хромата в горячем растворе едкого натра.
Кадмий можно удалить также в концентрированной соляной кислоте, но при этом существует определенный риск повреждения поверхности подложки.