Создатели Отечественной Гальванотехники

 

 

МАТУЛИС ЮОЗАС ЮОЗАСОВИЧ

1899–1993

Доктор химических наук, профессор,
Член корр. АНСССР, действительный член Литовской АН

 

Ю. Матулис родился в деревне Татконяй Купишкского района Литвы в крестьян­ской семье. По окончании гимназии он изу­чает химию на Физико-химическом отде­лении Факультета математических и есте­ственных наук Университета им. Витаутаса Великого (г. Каунас), который оканчи­вает в 1929 г. После двух лет работы в дол­жности ассистента Кафедры физической химии и электрохимии Ю. Матулис направ­ляется на стажировку в Лейпцигский уни­верситет, где он углубляет свои знания в области фотохимии у профессора Ф. Вейгерта и одновременно выполняет исследо­вания, результаты которых обобщает в 1933 г. в научной работе «Коллоидно-химичес­кие основы фотоанизотропии».

По окончании учебы в Лейпциге в 1934 г. Ю. Матулис защищает докторскую диссертацию по теме «Исследования фотодихромизма органических красителей в жела­тине и коллоидных системах».

В 1936 г. после защиты Ю. Матулисом габилитационной диссертации по теме «Эффект Вейгерта и фотохимические про­цессы в желатиновых пленках галогенидов серебра» на Ученом совете Факультета ма­тематических и естественных наук Универ­ситета им. Витаутаса Великого ему присва­ивается звание доцента, и он назначается заведующим Кафедрой физической химии и электрохимии. Через несколько лет ему уже присваивается ученое звание профес­сора.

В последующей своей научной деятель­ности проф. Ю. Матулис основное внимание концентрирует на исследовании про­блем электрохимии металлов, и особенно на изучении процессов электроосаждения металлических покрытий.

Одной из важнейших проблем совре­менной гальванотехники является выясне­ние влияния различных добавок, особенно поверхностноактивных соединений, на ка­тодные процессы.

В результате проведенных совместно с сотрудниками исследований влияния различных веществ на кинетику электродных процессов и структуру получаемых металлических покрытий проф. Ю. Матулис уста­новил ряд новых закономерностей и предложил оригинальное объяснение механиз­ма этих процессов, которое раскрывает весьма важную роль коллоидно-химических явлений в катодных процессах. Он также выяснил механизм влияния на катодные процессы ряда поверхностно-активных со­единений, подвергающихся химическим превращениям во время электролиза.

Роль разных добавок особенно велика при образовании блестящих покрытий. Исходя из результатов завершенных иссле­дований, проф. Ю. Матулис обобщил ос­новные закономерности, связанные с ме­ханизмом образования блестящих покры­тий, и подчеркнул особенно важную роль необратимой адсорбции блескообразователей на поверхности катода и влияние про­дуктов вторичных электродных процессов на возникновение блестящих слоев метал­ла. По его мнению, такие вещества не об­разуют сплошных адсорбционных пленок, а покрывают только определенную часть поверхности катода, величина и место ко­торой могут меняться в процессе электро­лиза.

Благодаря исследованиям, проведенным проф. Ю. Матулисом, стало ясно, что со­став катодных пленок, вызывающих блеск электроосадков различных металлов, может быть весьма разнообразным. В ряде случа­ев блескообразователи образуют комплек­сные соединения с ионами осаждаемых на катоде металлов или образуют с ними труд­норастворимые соединения. Однако часто блескообразователи могут играть только ре­гулирующую роль в образовании опреде­ленной структуры пленок, состоящих из продуктов самой катодной реакции. Такое влияние блескообразователей может про­являться разными способами. Блескообразователь может сильно адсорбироваться на катоде и изменять как скорость образова­ния, так и скорость адсорбции малораство­римых продуктов катодной реакции. Мно­гие блескообразователи могут восстанавли­ваться на катоде с поглощением атомарно­го водорода и с изменением удельного ве­са электрохимической реакции – разряда ионов водорода в общем катодном процес­се. Блескообразователи могут также образо­вывать на катоде с разряжающимися иона­ми металла устойчивые, но легкораствори­мые комплексы, изменяя при этом актив­ность ионов в прикатодном слое. Очевидно, что во всех указанных случаях блескообразо­ватели должны изменить скорость образова­ния пассивирующих пленок на катоде и су­щественно повлиять на их структуру.

Кинетика адсорбции и превращения различных добавок, а также их включение в гальваноосадки определяются изменени­ем эффективной поверхности катода. Одна­ко только всестороннее изучение кинети­ки поведения добавок на катоде и опреде­ление продуктов превращения и включения в покрытие как самого блескообразователя, так и продуктов его распада дают воз­можность определить степень заполнения поверхности катода и тем самым ингибиторную способность добавки.

На основе результатов исследований, проведенных с сотрудниками в области хромирования, проф. Ю. Матулис предложил новый механизм процесса катодного осаж­дения хрома, который позволяет понять ос­новные явления, наблюдаемые при элек­тролизе хромовой кислоты, и установить их закономерности. В раскрытии этого меха­низма проф. Ю. Матулис немаловажную роль отводит и свойствам катодных пленок, которые образуются в процессе электролиза хромовой кислоты. Эти пленки он предла­гает разделить на первичные и вторичные. К первым, по его мнению, следует отнести пассивирующие пленки, образующиеся в основном из продуктов взаимодействия хромовой кислоты с металлом катода до включения тока. Эти пленки оказывают ре­шающее влияние на первую стадию катод­ной реакции – восстановление хромовой кислоты до трехвалентного хрома, особен­но в растворах, не содержащих посторон­них анионов и применяемых в качестве ка­тализаторов.

По отношению к скорости образования первичной пассивирующей пленки на ка­тоде и продолжительности электрохимичес­кой реакции восстановления хромовой кис­лоты до трехвалентного хрома металлы мо­гут быть распределены на три основные группы. К первой группе относятся плати­на, никель, железо, хром, а также частич­но цинк и кадмий, которые в растворах хро­мовой кислоты пассивируются очень бы­стро, и на катодах этих металлов образуются самые тонкие и компактные пленки. Ко второй группе относятся медь, серебро и золото. Они легче растворяются и мед­леннее пассивируются в растворах хромо­вой кислоты. Образующиеся на них пассив­ные пленки менее компактны, и поэтому легче протекает электрохимическая реакция восстановления хромовой кислоты до трех­валентного хрома. Наиболее легко эта ре­акция протекает на катодах третьей груп­пы - угольном или графитовом. Несмотря на то, что угольный катод также подверга­ется некоторому воздействию хромовой кислоты, продукты этого взаимодействия не могут образовывать нерастворимые окис­лы, покрывающие поверхность электрода первичной пленкой. При наличии в элек­тролите анионов, применяемых в качестве катализаторов, первичные пленки на раз­личных катодах оказываются менее проч­ными и компактными, а с началом разряда ионов водорода они разрушаются.

Другой состав и структуру приобрета­ют вторичные катодные пленки, образу­ющиеся при восстановлении хромовой кис­лоты до металлического хрома и при со­вместном разряде ионов водорода. С нача­лом электрохимической реакции восстанов­ления хромовой кислоты до металлическо­го хрома катод из любого металла превра­щается в хромовый электрод, поверхность которого непрерывно активируется выде­ляющимся водородом. При совместном раз­ряде ионов водорода значительно возрас­тает скорость подщелачивания раствора в прикатодном слое, и начинается образова­ние суспензии гидроксида трехвалентного хрома. Эта суспензия в форме геля оседает на поверхность катода. Природа вторичной катодной пленки, образующейся при вы­делении металлического хрома, обусловли­вается в основном характером взаимодей­ствия твердой фазы гидроксида трехвалент­ного хрома с хромовой кислотой и с применяемыми в качестве катализаторов ани­онами – сульфатами, фторидами и др. Образующиеся первичные и вторичные пленки оказывают решающее влияние на кинетику и механизм электроосаждения хрома, а также на структуру и свойства вы­деляемых хромовых покрытий.

Представления проф. Ю. Матулиса о механизме действия блескообразователей и других поверхностно-активных веществ на процесс электроосаждения металлов и о теоретических основах катодного осаждения хрома детально изложены им в соответству­ющих разделах коллективного труда «Бле­стящие гальванические покрытия» (1969 г.).

Сочетая глубокое исследование теоре­тических проблем электрохимии с решени­ем самых актуальных прикладных задач, проф. Ю. Матулис руководил разработкой ряда эффективных технологий осаждения гальванических покрытий, которые нашли широкое применение в промышленности Литвы, Латвии, Эстонии, России и других республик бывшего СССР, а также ряда ев­ропейских стран. Из разработанных техно­логий наиболее широко применяются процессы блестящего одно-, двух- и трех­слойного никелирования, микропористого хромирования, пассивации цинковых и кад­миевых покрытий. Оригинальность разра­ботанных технологий подтверждена более чем 30 патентами и авторскими свидетельствами.

Проф. Ю. Матулис опубликовал более 600 научных работ. На международных конгрессах в бывшем СССР, Италии, Японии, США, Франции и других странах он вы­ступал с докладами о результатах своих ис­следований. Проф. Ю. Матулис подготовил монографию «Химия коллоидов» (1947 г.). Он уделял много внимания подготовке мо­лодых ученых Литвы. Среди его учеников 7 докторов хими­ческих наук (из них 5 профессоров) и 69 кандидатов химических наук.

Проф. Ю. Матулис был не только вы­дающимся ученым, но и энергичным организатором науки. Около 40 лет он возглав­лял Академию Наук Литвы. При его актив­ном участии был создан Институт химии и химической технологии Академии Наук Литвы, которым он впоследствии непосред­ственно руководил в течение 20 лет. Воз­главляемый проф. Ю. Матулисом коллек­тив ученых института, основную часть ко­торых составили его ученики, достиг зна­чительных успехов в развитии теории элек­троосаждения металлов и в разработке прогрессивных технологий нанесения электро­литических покрытий, а институт стал ши­роко известным научным центром в этой области электрохимии.

Проф. Ю. Матулис принимал также ак­тивное участие в организации научно-издательской деятельности. Он возглавлял редколлегию журнала «Труды Академии На­ук Литовской ССР», являлся членом ред­коллегии журналов «Защита металлов» (Москва) и “Surface Technology” (Швейца­рия).

А. Степонавичюс, Р. Шармайтис