Аноды олово свинец олово

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Свинцовый оловянный анод

Свинцовые и оловянные аноды завешиваются раздельно. [1]

Анодное растворение свинцовооловянных сплавов или раздельных свинцовых и оловянных анодов в кремнефтористоводородном электролите протекает без каких-либо затруднений в широком интервале плотности тока. [2]

Из изложенного следует, что применение раздельных свинцовых и оловянных анодов более целесообразно, чем использование анодов из сплава свинца и олова. [3]

Применение раздельных анодов позволяет изменением токовой нагрузки на свинцовых и оловянных анодах поддерживать постоянство соотношения концентрации ионов свинца и олова в электролите и исключает необходимость корректирования ванны солями свинца и олова. Растворение свинцовых и оловянных анодов протекает без заметного шламообразования. [4]

Затем электролит электрохимическим способом насыщают оловом и свинцом, одновременно растворяя свинцовые и оловянные аноды , катодами при насыщении служат стальные прутки диаметром 12 — 15 мм и длиной 400 — 500 мм, помещенные во избежание осаждения на них олова и свинца в микропористые керамические трубчатые диафрагмы. [5]

Корректирование содержания свинца и олова в электролите осуществляется изменением распределения тока между свинцовыми и оловянными анодами . [6]

Ведение процесса с анодами из сплава металлов более просто в производственных условиях, так как не требует специальной электрической схемы с электроизмерительными и регулирующими приборами в параллельных ветвях цепи свинцовых и оловянных анодов . Однако применение анодов из сплавов свинца и олова нежелательно вследствие шламообразования за счет предпочтительного анодного растворения электроотрицательного компонента сплава и связанного с этим частичного механического выкрашивания электроположительного компонента. Поэтому возникает необходимость в периодическом корректировании электролита введением в него химикатов для поддержания постоянства соотношения концентраций ионов РЬ и Sn для обеспечения постоянства заданного состава катодного осадка. [7]

Применение раздельных анодов позволяет изменением токовой нагрузки на свинцовых и оловянных анодах поддерживать постоянство соотношения концентрации ионов свинца и олова в электролите и исключает необходимость корректирования ванны солями свинца и олова. Растворение свинцовых и оловянных анодов протекает без заметного шламообразования. [8]

При электролитическом способе приготовления электролита значительную часть раствора борфтористоводородной кислоты помещают в ванну электролитического насыщения свинцом и оловом. Ванну доводят водой до 3 / 4 объема. На отдельных анодных штангах, соединенных через реостаты и амперметры с источником тока, завешивают свинцовые и оловянные аноды . В качестве катодов используют стальные прутки, помещаемые в пористые керамические диафрагмы, заполняемые раствором борфтористоводородной кислоты из оставшейся части. Уровень католита в диафрагмах должен превышать уровень электролита в ванне на 100 — 150 мм в течение всего процесса насыщения ванны свинцом и оловом. [9]

Источник

Осаждение сплава олово-свинец.

В условиях развития новых отраслей промышленности возрастают требования к новым конструктивным материалам с улучшенными характеристиками, которые успешно могут заменить гальванические покрытия. Наша фирма принимает заказы на разработку новейших технологий по гальванике и гальванопластике, а также готова помочь в решении текущих вопросов.

В помощь заводским технологам предлагаем ряд стандартных технологий нанесения гальванических покрытий металлов и сплавов, наиболее надежных и актуальных. К таким покрытиям относится сплав олово-свинец.

Область применения определяется его свойствами: коррозионной надежностью, способностью к оплавлению при сравнительно невысоких температурах (240-280 0 С в течение 0,25-0,35 мин), в результате чего покрытие приобретает высокие эксплуатационные характеристики, не подвергается иглообразованию, допускает пайку низкотемпературными припоями с применением неактивированных флюсов.

Потенциалы свинца и олова различаются между собой лишь на 14 мВ, поэтому разряд их ионов протекает при незначительной поляризации, что создает хорошие условия для совместного осаждения из растворов. На практике, как правило, используют фторборатные электролиты, стабильные во времени и достаточно удобные в эксплуатации.

Состав осадка определяется соотношением концентраций в растворе солей олова и свинца. Изменяя концентрации, можно получить сплав любого состава. Выход по току около 100%. Для увеличения рассеивающей способности в состав электролита вводят свободную борфтористоводородную кислоту, что увеличивает электропроводимость раствора и способствует нормальному растворению анодов. Борная кислота препятствует гидролизу солей, поддерживая рН на заданном уровне. Добавки гидрохинона предохраняют от окисления Sn +2 в Sn +4 .

Электролит необходимо перемешивать при помощи качающихся катодных штанг. Аноды завешиваются раздельно свинцовые (марок С-1,С-2) и оловянные (марок О-1,О-2), распределяя силу тока пропорционально составу сплава ( 60% — свинцовых, 40% -оловянных). Анодная плотность тока 1-2 А/дм 2 .

В результате электролит становится пригодным для осаждения сплава на деталях со сложной конфигурацией, в частности печатных платах, позволяет получать равномерное покрытие в отверстиях и контактных площадках.

Состав электролита:

Pb(BF4)2 – в пересчете на Pb – 23 — 42 г/л

Sn(BF4)2 – в пересчете на Sn – 35 — 60 г/л

HBF4 (свободная) – 40 — 100 г/л

Клей мездровый – 3 — 5 г/л

Гидрохинон – 0,8 — 1 г/л

Температура + 18 — 30 0 С

Электролит работает стабильно и позволяет получать мелкокристаллическое покрытие с содержанием олова 58-63%, свинца 42-37%. Состав сплава поддерживается за счет соотношения концентраций солей в электролите. Наличие в растворе примесей меди в количестве более 0,1 г/л, цинка — до 0,3 г/л, железа – до 0,6 г/л приводит к ухудшению паяемости. Для удаления примесей электролит проработать при ДК = 0,3-0,4 А/дм 2 .

Источник

Применение цинковых, кадмиевых, оловянных и свинцовых анодов

Для обеспечения паяемости поверхности и одновременной защиты изде-лшiй от коррозии применяется олово, главным образом в виде его сплавав с 1-2% висмута, сурьмы и/или свинца или сплавов типа ПОС. Используются также сплавы олово-никель, особенно в покрытиях по меди. Наряду с введением легирующих добавок, необходимых как для улучшения паяемости, так и для снижения склонности покрытия к росту на нем нитевидных кристаллов (см. гл. 4), применяют нике-левый подслой, препятствующий диффузии нежелательных компо-нентов, например цинка из латунной основы. Иногда покрытия олова и его сплавами наносят по медному подслою, например при осаждении на некоторые сорта сталей. Нередко применяется расплав ление олова после его осаждения (оплавляют обычно в горячем глицерине). Для пайки как низкотемпературными, так и вы сокотемпературными припоями можно применять также никелевые покрытия; никель обеспечивает возможность не только пайки, но и сварки, например, аргонодуговой. С этой целью никель (или медь по никелевому подслою) наносят, в частности, на изделия из молибдена и вольфрама.
2. Декоративные свойства

Высокими декоративными качествами обладают, наряду с такими металлами, как золото, платина, серебро, родий и их сплавы, также никель, хром и сплав олово-никель. Последние используют для частичной замены золота в печатных платах (заменяется нилежащая часть золота); для этого осаждают сплавы с высоким содержанием никеля. хром наносят по никелевому подслою, который, в свою очередь, наносят на поверхность осажденной меди. Такое трехслойное покрытие является самым распространенным из защитно-декоративных и наносится обычно на различные сорта сталей, хотя может применяться и в случае цинковых сплавав.

3. Антифрикционные свойства свинца, олова, сплавов свинца, никеля, цинка, кадмия.
Распространенным антифрикционным покрытием является сплав олово-никель. Такие осадки способны удерживать на поверхности смазку Применяют, кроме того, сплав олова-свинец. Индивидуальные свинцовые покрытия также обладают высокой собственной сма- зывающей способностью и пригодны для работы в узлах трения. Свинец при этом является коррозионностойким материалом, он может работать в условиях вакуума и некоторых агрессивных средах, хотя нестоек в минеральных маслах и органических кислотах. Легирование свинца оловом, медью или сурьмой (до 2%) увеличивает стойкость в маслах и износостойкость, не ухудшая антифрикционных характе­ристик. Легирование индием позволяет работать в особо жестких усло­виях трения (индий и сам по себе пригоден для работы в качестве анти­фрикционного материала, но довольно дорог). Сплавы свинца с кадмием или цинком наряду с высокими антифрикционными свой­ствами обладают высокой коррозионной стойкостью в маслах. В качес­тве смазочных покрытий в вакууме целесообразно использовать золото. Наконец, используются композиционные покрытия, содержащие в ка­честве смазки неметаллические включения дисульфида молибдена.

Источник

Свинцовые аноды

Свинец — один из самых древних металлов, известных человечеству. Он достаточно распространен в земной коре — его содержание составляет 1,6·10 −3 % по массе. Свинец чрезвычайно мягок и пластичен (режется ножом), легко плавится и, в связи с этим, его добыча и обработка не вызывают затруднений. Свинец относится к группе тяжелых металлов, имеет огромную плотность — 11,3 г/см 3 . При нормальных условиях свинец покрыт толстым слоем оксидов, со многими химическими реагентами образует нерастворимые соединения.

Чисто свинцовые аноды выпускаются следующих марок:

Максимальное содержание примесей, %

Свинцовые аноды являются одними из самых востребованных нерастворимых анодов в гальванике, эксплуатируясь во многих сернокислых, хромовокислых и фосфорнокислых электролитах. Реже свинец применяется в качестве растворимых анодов в процессах свинцевания и электроосаждения двух/трехкомпонентных сплавов, легированных свинцом.

Вследствие низкой механической прочности и высокой плотности имеются особенности и трудности в применении анодов из чистого свинца. Так, например, невозможно использовать чистый свинец в качестве геометрически сложных внутренних анодов ввиду их деформирования под собственным весом. Это может провоцировать короткое замыкание. Внутренние аноды из свинцовых стержней и проволоки нельзя подвергать натяжению, а, следовательно, сложно центрировать внутри изделия. Наконец, следует помнить, что даже инертные аноды подвержены износу. Например, при хромировании с использованием анодов из чистого свинца их износ составляет в среднем 0,75 мг/см 2 *ч. Указанную скорость растворения можно считать весьма интенсивной.

В связи с этим целесообразно применять для изготовления анодов сплавы свинца. Например, небольшие добавки сурьмы (Sb) позволяют повысить механические свойства анода за счет большей твердости сплава свинец-сурьма. Кроме того, сплав с сурьмой обладает большей химической стойкостью в кислотах, в частности — в хромовой. Так, при применении сплава ССу7, легированного 7% сурьмы, скорость разрушения анодов при хромировании снижается более, чем в 3 раза и составляет уже 0,20 мг/см 2 *ч, процесс их зачистки упрощается.

Рассмотрим анодный процесс, протекающий при хромировании с применением свинцовых анодов. Параллельно идут две реакции:

— окисление воды и выделение кислорода:

— окисление ионов хрома Cr 3+ до Cr(VI):

Некоторая доля кислорода, образующегося на аноде реагирует с поверхностью свинца с образованием темно-коричневой пленки PbO2. Она обладает хорошей электропроводностью и механически защищает аноды от дальнейшего разрушения. Аноды, покрытые пленкой пероксида свинца, практически нерастворимы в хромовом электролите с добавкой анионов SO4 2- . Слой оксида свинца увеличивает перенапряжение выделения кислорода, катализируя процесс перехода Cr 3+ в Cr(VI).

Однако, с течением времени диоксид свинца реагирует с хромовой кислотой с образованием нерастворимого слоя рыхлого желтого хромата свинца, обладающего значительным сопротивлением и низкой адгезией к поверхности анода:

Для обеспечения дальнейшей работы электролита пленку хроматов свинца удаляют крацеванием с предварительной обработкой в щелочном растворе.

Новые свинцовые аноды следует прорабатывать на анодных штангах при постепенном увеличении анодной площади с повышением напряжения на ванне с 5 до 8В. Процесс подготовки проводят в течение часа, что достаточно для образования плотной пленки диоксида свинца.

Отдельно рассмотрения стоит анодный процесс, протекающий на свинцовых анодах в сернокислых электролитах. В начале работы на анодах образуется малопроводящий фазовый слой практически нерастворимого сульфата свинца PbSO4, а по мере зарастания площади аноды пассивируются. При высокой анодной поляризации на аноде регистрируется наличие остаточных токов, что свидетельствует о протекании процессов окисления. В фазовом слое сульфата свинца образуется большое количество окисленных продуктов из соединений свинца и легирующего компонента; толщина фазового слоя растет. Кроме того, окисляются соединения двухвалентного свинца, и образуется токопроводящая фаза двуокиси свинца PbO2, на которой протекает процесс выделения кислорода. В результате чего замедляются процессы ионизации свинца и роста фазового слоя.

В сплавах, легированных сурьмой или серебром, скорость ионизации значительно замедляется, тем самым уменьшается количество поступающих в раствор катионов свинца. Легирующие элементы заметно изменяют механизм образования фазовых слоев на свинцовом аноде, что, в свою очередь, влияет на перенапряжение выделения кислорода. Так в сплаве Pb-Sb 6% сурьма легко окисляется в составе сплава, а продукты окисления оказывают деполяризующее действие на основной электродный процесс.

Источник

Оловянные аноды для гальваники

Оловянные аноды применяются в процессах лужения чистым оловом и различными его сплавами (олово-висмут, олово-свинец, олово-сурьма и др.).

По маркам выделяют следующие виды оловянных анодов:

Оловянные аноды используются в процессах осаждения сплавов олово-висмут, олово-свинец, олово-никель.

В кислых электролитах аноды должны растворяться с образованием Sn 2+ , а в щелочных — Sn 4+ (это условие не всегда выполняется и при нарушении техпроцесса могут все-таки образовываться вредные двухвалентные ионы).

Как и другие виды анодов оловянные растворяются неравномерно — в первую очередь поляризуются острые грани и нижняя часть, т.е. те участки, где наблюдается наивысшая концентрация силовых линий электрического тока. На микроуровне растворение олова идет по граням кристаллов, составляющих структуру металла и различающихся по величине (в зависимости от способа изготовления и качества анода). Крупные кристаллы могут выкрошиться, если удерживающие их по периметру мелкие кристаллы уже растворились. Такие выпавшие кристаллы формируют основу анодного шлама. Дополнительно в шлам попадают нерастворимые примеси, а если аноды длительное время находились без тока, то и контактно выделенный висмут (при осаждении сплава олово-висмут). Поэтому, как и при никелировании или меднении, оловянные аноды должны загружаться в химически стойкие чехлы. Оптимальные марки анодов с точки зрения шламления — О1 или О1пч (особо чистые).

Оловянные аноды могут пассивироваться при высоких плотностях тока. Правда, для олова явление пассивации не столь выражено, как для никеля или цинка, но его следует иметь в виду. Пассивация анодов в кислом электролите усиливается при превышении концентрации олова и серной кислоты в электролите. Резко ускоряет пассивацию олова присутствие в анодах свинца. Выделяющиеся при растворении свинца ионы взаимодействуют с серной кислотой в электролите и образуют сульфаты, препятствующие дальнейшей нормальной работе анодов. Они становятся нерастворимыми и на них начинает активно выделяться кислород. Иногда аноды могут вообще перестать проводить электрический ток.

Отдельно следует рассмотреть анодную поляризацию в щелочном станнАтном электролите лужения. Дело в том, что в этом растворе аноды всегда должны быть частично запассивированы. Поясним это. Как уже ранее говорилось, вредной примесью в щелочном электролите оловянирования являются Sn 2+ , которые при высоких рН (щелочная среда) входят в состав станнИтов SnO 2 2- (четырехвалентное же олово образует станнАты SnO 3 2- ). Следовательно, необходимо минимизировать появление двухвалентных ионов. Рассмотрим подробно соответствующую анодную поляризационную кривую.

При анодной плотности тока менее 2А/дм 2 (участок 1) происходит реакция:

Sn + 4 OH — — 2 e → SnO 2 2- + 2 H 2 O

Аноды по мере прохождения реакции становятся серыми.

При дальнейшем повышении плотности тока наблюдается незначительный перегиб поляризационной кривой (участок 2), соответствующий частичной пассивации анодов. Механизм растворения меняется:

Sn + 6 OH — — 4 e → SnO 3 2- + 3 H 2 O

На на анодах появляется золотистая пленка SnO 2 * x * H 2 O . Данная реакция идет при плотностях анодного тока от 2 до 4 А/дм 2 . Если поляризация анода продолжится в положительную область, то произойдет полная пассивация (участки 3 и 4). Аноды станут черными и нерастворимыми, на них будет активно выделяться кислород по реакции:

4 OH — — 4 e → 2 H 2 O + O 2

Практически частичная пассивация анодов в станнатном электролите достигается путем последовательной их загрузки по одному в работающую ванну с деталями. Как только первый анод приобретает золотистый цвет, загружается второй и т.д. При этом отношение катодной площади к анодам должно быть не менее 3:1 (тот редкий случай, когда площадь анодов должна быть МЕНЬШЕ площади катодов). Пассивная пленка может растворяться в перерывах в работе ванны.

В аноды для щелочного лужения может добавляться до 1% Al , что снижает плотность тока частичной пассивации и повышает анодный выход по току на 30-40%.

Источник