Диаграмма состояния кадмий-олово

Уникальные свойства кадмия, несмотря на его токсичность, не позволяют в полной мере отказаться от его использования. Кадмий очень пластичен, поэтому детали с резьбовыми соединениями предпочитают кадмировать. Кроме того, он надежно защищает сталь от коррозии в условиях тропического климата, морской воды и солевого тумана.

С развитием уровня промышленности все более разносторонними становятся характеристики, предъявляемые к гальваническим покрытиям: коррозионная защита в жестких условиях морского климата, пластичность, паяемость – эти требования могут быть выполнены только путем осаждения сплава кадмий-олово.

Известно, что лучшей коррозионной стойкостью по сравнению с кадмием обладает сплав кадмий-олово (40-80% Cd). Коррозионный потенциал этого сплава немного положительней, чем у кадмия. Покрытия легко паяются и пассивируются, образуя в зависимости от состава различного пленки – от бесцветной до темной.

Применение этого покрытия позволяет снизить расход кадмия за счет возможности уменьшить толщину защитного покрытия и изменения его химического состава.

Для повышения коррозионной стойкости в условиях тропического климата покрытия сплавом кадмий-олово пассивируют в растворе, содержащем 200 г/л хромового ангидрида и 0, 25 г/л серной кислоты. Температура раствора 60-70°С, продолжительность пассивации 15-30 секунд. (секреты гальваники)

Свойства сплава меняются от содержания кадмия в нем. В таблице 1 приведены результаты измерения теплопроводности образцов системы кадмий-олово. В температурной зависимости теплопроводности этих сплавов и в твердом состоянии наблюдаются небольшие аномалии вблизи 130°С, которые видимо, связаны с фазовыми превращениями в сплавах этой системы (5).

Таблица1

В области плавления теплопроводность сплавов постепенно уменьшается, так как доля жидкой фазы по мере плавления увеличивается за счет твердой фазы. При переходе из твердого состояния в жидкое, теплопроводность образцов уменьшается в следующем соотношении:

Как видно, отношение λ _тв/λ _ж для испытанных образцов Cd-Sn примерно равно двум, т.е. такое же как для олова и большинства металлов (2). Уменьшение теплопроводности, видимо, здесь также связанно с изменением структуры ближнего порядка и координационного числа. Согласно структурным исследованиям (6, 7), в жидких эвтектических сплавах существуют микрообласти размерами 25-50Å, в которых преобладает тот или иной компонент, т.е. области квазиэвтектической структуры.

Незначительность изменения теплопроводности сплавов кадмия с оловом при плавлении показывает, что эти изменения вызваны не нарушениями дальнего порядка, которого не существует в жидкой фазе, а изменениями в ближней координации атомов — изменениями координационного числа для атомов того и другого компонента. На изменении теплопроводности сказывается также изменение междуатомных расстояний и плотностей. Этим можно объяснить наблюдаемое увеличение отношения Кв/ ж по мере увеличения концентрации кадмия. Изменение теплопроводности кадмия при плавлении значительно больше (2, 4) по сравнению с изменением для олова (1, 8). Измерения показывают, что теплопроводность жидких сплавов медленно увеличивается с температурой. Это, видимо, связано с увеличением общего координационного числа атомов в сплавах по мере нагревания. (Энциклопедия по машиностроению)

Система Cd-Sn состоит из жидкой фазы (L); двух твердых фаз растворов (Cd) и (Sn); фазы обогащенной Sn – β, а также имеет три инвариантные реакции – эвтектическая, эвтектоидная и перетектическая. Оценочная фазовая диаграмма представлена на рисунке 1. Инвариантные температуры и композиции представлены в таблице 3. А растворимость Cd в (Sn) и Sn в (Сd) оценочно приведена в таблице 4

Рисунок 1

Таблица 3

Таблица4