Покрытие титаном
Вопрос.
Возможно ли в домашних условиях покрыть никелированную деталь титаном? Что для этого требуется?
Ответ.
Выделение титана электролизом из водных растворов даже в лабораторных и заводских условиях чрезвычайно затруднено из-за и высокого отрицательного потенциала восстановления ионов титана, сравнительно низкого перенапряжения выделения водорода на нём и большой склонности титана к пассивации. Стандартный электродный потенциал титана по отношению к его двухвалентным ионам равен –1,63 В, к трёхвалентным ионам –1,2 В, к четырёхвалентным ионам –1,9 В.
Несмотря на столь высокую электроотрицательность титана при определённых условиях всё-таки удаётся нанести тонкие титановые покрытия на такие металлы, как медь, железо, никель, свинец и платина. Осаждение титана происходит благодаря деполяризации за счёт сплавообразования с металлом подложки. В первые моменты за счёт сплавообразования выход по току может достигать 15–20%, но в дальнейшем при насыщении поверхностного слоя титаном эффект деполяризации исчезает и выход по току падает практически до нуля. Таким образом, удаётся нанести покрытие толщиной не более 3–4 мкм, но это будет не чисто титановое покрытие, а сплав титана с металлом подложки.
Например, рентгеноструктурный анализ показал, что при осаждении титана на медь в гальваническом покрытии присутствует не чистый титан, а сплав титана с медью (TiCu3 и TiCu4).
Осаждение титана без образования сплава с подложкой, т.е. в отсутствии эффекта деполяризации происходило бы при значительно более электроотрицательных потенциалах (близких к стандартным значениям), что невозможно из-за бурного выделения водорода.
Для получения титановых покрытий можно применить хлористые, борфтористоводородные, сернокислые, фторидные и щелочные электролиты. Однако целесообразнее использовать щелочные электролиты, например, следующего состава (в г/л):
Метатитанат натрия 70 – 75
Уксуснокислый натрий 25 – 30
Едкий натр (свободный) 30 – 35
Электролит позволяет получать тонкие блестящие осадки. Температура электролита 30–70°С, iк = 1¸5 А/дм2. Как уже указывалось выше, катодный выход при таких условиях равен 15–20% и быстро снижается практически до нуля.
Поскольку при осаждении титана, получается всё равно не чисто титановое покрытие, значительно проще осаждать сразу титановые сплавы. В этом случае можно получать достаточно толстые покрытия, так как деполяризующий эффект будет иметь место всегда.
Со значительно большей эффективностью титан можно осаждать из неводных органических апротонных электролитов. Благодаря отсутствию подвижных ионов водорода и несколько более положительному потенциалу титана в таких растворах можно получать чисто титановые покрытия с достаточно высоким выходом по току.
Ещё более толстые титановые покрытия можно наносить из расплава фторидов титана в хлориде натрия. Процесс ведётся при температуре 800–900 °С в атмосфере аргона и при плотности тока от 50 до 300 А/дм2.
05.09.2016
