Фазлутдинов К.К.

12.12.2018 (обновленно 12.12.2018)

4359 просмотров

Оловянные аноды для гальваники

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

ГОСТ 860-75 Олово. Технические условия. 

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 Sn²⁺, а в щелочных - Sn⁴⁺ (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 Sn²⁺, которые при высоких рН (щелочная среда) входят в состав станнИтов SnO₂^2- (четырехвалентное же олово образует станнАты SnO₃^2-). Следовательно, необходимо минимизировать появление двухвалентных ионов. Рассмотрим подробно соответствующую анодную поляризационную кривую.

При анодной плотности тока менее 2А/дм² (участок 1) происходит реакция:

Sn + 4OH^- - 2e → SnO₂^2- + 2H₂O 

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 + 6OH^- - 4e → SnO₃^2- + 3H₂O

На на анодах появляется золотистая пленка SnO₂*x*H₂O. Данная реакция идет при плотностях анодного тока от 2 до 4 А/дм². 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:

4OH^- - 4e → 2H₂O + O₂

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%.