Российское общество гальванотехников
и специалистов в области обработки поверхности

Гальванотехника и обработка поверхности №3-4 за 2023
Содержание
журналов:

Подписка >>
Выпуск № 3-4 за 2023 год
* * *Компания Evess® — Российский производитель современного гальванического и инженерно-экологического оборудования

перейти в каталог...
Каталог производителей и продукции для гальваники
Материалы и химикаты
для гальванопокрытий
» цинкование » хромирование » меднение » никелирование » оловянирование » кадмирование » драгметаллами » для электроники
Конверсионные пк
» оксидирование » фосфатирование » хроматирование » хромитирование Анодирование
Нанесение покрытий на:
» титан и его сплавы » алюминий и его сплавы » ЦАМ » магний и его сплавы » нержавейку Гальванопластика Нанесение покрытий на
изделия заказчика
Оборудование и приборы
» гальванические линии » ванны из пластика » вентиляция » фильтры, насосы, ТЭНы » выпрямители » измерительные приборы » ячейки Хулла Проектирование и реконструкция
гальванических производств
Решение экологических проблем Автоматизация процессов
Покрытия сплавами
» на основе меди » на основе никеля » на основе олова » на основе цинка
Хим. покрытия
» золотые » медные » никелевые Подготовка поверхности Аноды

Литература

Тезисы докладов

ГАЛЬВАНИЧЕСКОЕ ПОЛУЧЕНИЕ СПЛАВОВ НИКЕЛЬ-ХРОМ ИЗ НИЗКОВАЛЕНТНЫХ ЭЛЕКТРОЛИТОВ

Шалимов Ю.Н., Островская Е.Н., Литвинов Ю.В.

Воронежский государственный технический университет

394026, г. Воронеж, Московский пр-т, 14

НКТБ «Феррит»

394066, Московский пр-т, 179, корпус 4,

 

Преимущества электролитов на основе трехвалентного хрома для получения гальванических сплавов неоспоримы в сравнении со стандартными ваннами. Согласно современным электрохимическим представлениям, кинетика электрода CrO42-/Cr3+ определяется суммарной электродной реакцией

. (1)

Механизм восстановления хрома из хромовой кислоты до сих пор не изучен до конца, но с полным основанием можно утверждать, что его восстановление происходит из анионного состояния. Следовательно, при электроосаждении сплавов один из компонентов на катоде должен восстановиться из анионной формы, а другой - из катионной. Для электроосаждения сплава никель-хром рекомендован ряд составов электролитов и режимов электролиза с различным соотношением компонентов. В частности, получение сплава Ni-Cr электроосаждением компонентов производится раздельно: никель электрокристаллизуется из хлоридной ванны, а хром из стандартной ванны хромирования, а затем методом термодиффузии получают сплав необходимого химического состава.

Осадки сплаваNi-Cr из электролита, содержащего борфториды никеля и хрома, можно получить даже в отсутствии органических добавок в электролите с содержанием хрома в покрытии до 5 - 11 % и довольно низким выходом по току металла (~ 3,5 %). При введении в электролит муравьиной кислоты (до 0,9 г-экв/л) улучшается внешний вид катодного осадка, увеличивается содержание в нем хрома до 50 % и выход по току сплава повышается до 6 %.

В сульфатных электролитах получены покрытия из сплава Ni-Cr с содержанием хрома 0,1 - 5 %, определяемого условиями электролиза. Электролиз растворов осуществляется при комнатных температурах в диапазоне плотностей тока 30 - 50 А/дм2. К недостаткам указанного способа следует отнести малый рабочий ресурс электролитической ванны, т.к. концентрация ионов никеля в растворе составляет всего 2 г/л и невозможность получения осадков большой толщины вследствие разогрева электролитической ванны при длительном электролизе. При электроосаждении никеля из электролитов в присутствии дикарбоновых кислот технологические режимы электрокристаллизации никеля практически совпадают с условиями получения хромовых покрытий. Согласно данным исследований рекомендованы режимы получения покрытий из никеля хорошего качества в диапазоне плотностей тока 5 - 30 А/дм2 при температуре электролита 50 - 60 °С.

Перспективным направлением для получения гальванических сплавов является применение нестационарных режимов электролиза. Изменение параметров электрического тока позволяет осуществлять управление процессом электроосаждения сплавов, изменять в широких пределах химический состав сплава и его физико-механические свойства, повышать выход по току металлов.

Проблема создания высокопроизводительных, легко и оперативно управляемых технологий нанесения гальванических покрытий с требуемым комплексом свойств актуальна и в настоящее время. Решить её только традиционными методами - разработкой новых электролитов, введением поверхностно-активных веществ и комплексообразователей, повышением плотности тока за счет более высоких температур и перемешивания электролита и т.д. - не представляется возможным. Электролизер и источник его питания должны рассматриваться как единая электрохимическая система, в которой обязательным и взаимообусловленным является совершенствование её обеих сторон, т.е. как электролизера с электролитом, так и источника питания с импульсами тока определенной формы и параметров. Использование в процессах электролиза непостоянного периодического тока, толчка тока, ультразвука обусловило создание в прикладной электрохимии нового научного направления - нестационарного электролиза. Его теория и практика показали, что из всех форм поляризующего тока наиболее эффективное воздействие на показатели процесса электроосаждения, структуру и свойства покрытий оказывает импульсный ток. Несомненными оказываются следующие основные преимущества импульсного электролиза:

а) расширение спектра в улучшении эксплуатационных свойств гальванопокрытий, что достигается довольно несложным путём - изменением только электрического режима питания электролизёра;

б) изменение режима питания легко контролируется и перестраивается, что обуславливает простоту автоматизации гальванических процессов, повышает культуру производства;

в) не менее важной является возможность управлять порядком и составом нанесения и анодного растворения металлов и сплавов;

г) независимо от природы осаждаемого металла и кинетики его восстановления, ограничения по качеству осадков при импульсном электролизе проявляются при более высокой плотности тока, чем для стационарного электролиза;

д) с точки зрения расхода осаждаемого металла, импульсный электролиз более экономичен, чем стационарный, поскольку в импульсных режимах возможно уменьшение нормативной толщины покрытий вследствие улучшения их качества, повышения равномерности нанесения покрытий.

Структура и свойства покрытий в импульсных режимах электроосаждения стабилизируются при толщинах меньших, чем у покрытий, осаждаемых на постоянном токе. Так, например, при использовании импульсного тока с частотой следования импульсов fслед = 0,5 - 1,5 Гц и скважностью Q = 1,5 - 3 удается повысить выход по току сплава Fe-Ni с 30 % до 50 % в сравнении со стационарными режимами электролиза. При исследовании процесса электроосаждения сплава из сульфатных электролитов в присутствии гликокола установлено, что основными факторами, влияющими на выход по току, являются скважность и частота следования импульсов при постоянной интегральной плотности катодного тока.

При исследовании кинетики электроосаждения никеля установлено, что с ростом амплитуды прямого импульса повышается скорость образования кристаллических зародышей и соответственно скорость роста кристаллов. Экспериментально установлено, что заметный эффект можно получить применяя кратковременные (10 - 20 сек) "толчки" тока в 3 - 5 раз превышающие нормальные рабочие токи. Такие токи приводят к увеличению поляризации и, следовательно, к реализации более мелкокристаллических структур металла. Это происходит, по заключению авторов, вследствие того, что во время толчка достигается потенциал, при котором металл может осаждаться даже на пассивных участках катода.

Процесс электролиза протекает нормально лишь при условии, что длительность импульса превышает некоторое минимальное критическое для данного раствора значениеtкр. Если tи < tкр, то сопротивление электролита резко возрастает и электролиз практически прекращается. Это происходит за счет того, что в импульсе разряжаются прежде всего "активные" ионы, обладающие определенной избыточной энергией. Для процесса разряда ионов водорода в растворе сульфата меди значение tкр составило 5 -10 мкс в зависимости от кислотности электролита. В электролите сернокислого никелирования при tи < 3 мкс наблюдается резкое снижение выхода по току.

Во время паузы, в зависимости от её длительности, происходит полное или частичное выравнивание концентрации катионов в католите за счет движения их из объёма раствора. Чем короче импульс, тем ближе фронт диффузии к поверхности катода и тем быстрее происходит выравнивание концентрации разряжающихся ионов. Такой характер массопереноса позволяет повышать амплитуду прямых импульсов в необходимых пределах и тем самым влиять на качество покрытия и скорость его нанесения. В зависимости от длительности паузы и группы металлов образующаяся пассивная пленка может быть сплошной или несплошной (только на выступах). В первом случае разряд ионов металла происходит при большом потенциале по всей поверхности, благодаря чему формируется однородное и равномерное покрытие. Пауза оказывает и неординарное влияние на процесс кристаллизации. В частности, установлено, что при низких частотах следования импульсов (fсл < 50 Гц) вследствие пассивации уступов на слоях роста медных осадков наблюдается потеря устойчивости плоского роста граней кристаллов (рост иглоподобных кристаллов). При более высоких частотах пассивация произойти не успевает и наблюдается тангенциальный рост слоев с сохранением устойчивости плоских граней и ребер.

Наиболее важная роль паузы заключается в релаксации выведенной из равновесия системы электрод-электролит и, как следствие, в возможности разряда псевдоемкости электрода на реакцию выделения более электроположительного компонента (реакция внутреннего электролиза), в том числе водорода при электролизе электроотрицательных металлов. При этом с уменьшением tи и увеличением tп потенциал электрода во время паузы становится электроположительное, что создает условия для более длительного разряда электроположительного компонента. Если tп превышает время, необходимое для возвращения электрода в стационарное состояние, то относительное содержание электроположительного компонента в осадке будет снижаться. Действия импульсов обратного тока в зависимости от природы осаждаемого металла и величины создаваемой ими поляризации заключается либо в частичном растворении покрытия, приводящим к обогащению католита ионами, либо в изменениях, связанных с пассивированием поверхности электродов.

Для некоторых металлов можно использовать механизм, постулирующий образование в прикатодной области твердой фазы - прочной пленки промежуточных соединений, из которых идет разряд ионов. Тогда обратные импульсы могут быть регуляторами скорости осаждения данного металла, поскольку увеличением обратного тока можно частично или полностью растворить прикатодную пленку и тем самым уменьшить или прекратить разряд ионов металла.

 

Экономичные реагенты для цинкования, никелирования, меднения, хромирования, кадмирования, фосфатирования. Красители для алюминия в широком ассортименте. Доставка по России. Гальванические линии: настройка, запуск процессов. Технологическое сопровождение. База химической продукции «Югреактив».
Курсы повышения квалификации
в 2024 году
«Вопросы – ответы»
Приборы для определения толщины гальванических покрытий
Анодирование в хромовой кислоте
Никелевый заусенец на латуни
Избыток натрия в электролите и защелачивание прикатодного слоя при никелировании
Тёмно-серые полосы при никелировании
Расслоение пластин анода НПА-1
ООО «Навиком» представляет выпрямители «Пульсар СМАРТ»
Рекомендуемые книги по гальванике и гальванотехнике
Оксидирование алюминия и его сплавов. Скопинцев В.Д. (2015)
Никелирование. Мамаев В.И., Кудрявцев В.Н. (2014)
Сборник практических материалов для работников гальванических цехов (2012)
Цинкование. Техника и технология. Окулов В.В. (2008)
Фосфатирование. Григорян Н.С., Акимова Е.Ф., Ваграмян Т.А. (2008)
Электролитическое хромирование. Солодкова Л.Н., Кудрявцев В.Н. (2007)
Промывные операции в гальваническом производстве. Виноградов С.С. (2007)
Организация гальванического производства. Оборудование, расчёт производства, нормирование. Виноградов С.С. Изд. 2-е, под редакцией проф. В.Н. Кудрявцева (2005)
Экологически безопасное гальваническое производство. Виноградов С.С. Изд. 2-е, под ред. проф. В.Н. Кудрявцева (2002)
Тезисы докладов конференции «Покрытия и обработка поверхности» – 2015, 2014, 2013
Книги по гальванике (скачать)

Rambler's Top100

© Российское общество гальванотехников – www.galvanicrus.ru, 2007—2023. Контакты.