РЕФЕРАТ 4
ВВЕДЕНИЕ 7
1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 8
1.1 Электролиты и добавки для электроосаждения Zn-Ni сплавов 8
1.2 Аномальное осаждение Zn-Ni сплавов 10
1.2.1 Диффузионные ограничения 11
1.2.2 Выход по току 12
1.2.3 Образование интермедиатов 13
1.2.4 Комплексообразование в растворе 13
1.3 Влияние режима электролиза на качество осадка и выход по току 13
1.3.1 Влияние концентрации компонентов 14
1.3.2 Влияние плотности тока 15
1.3.3 Влияние pH электролита 15
1.3.4 Влияние температуры 16
1.3.5 Влияние поверхностно-активных веществ 17
1.3.6 Влияние перемешивания 19
1.3.7 Влияние импульсного тока 19
1.4 Фазовые структуры цинк-никелевых покрытий 24
2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 26
2.1 Ожелезнение медных пластин 26
2.1.1 Приготовление электролита железнения 26
2.1.2 Подготовка поверхности образцов 26
2.1.3 Контроль состава электролита 26
2.1.4 Установка для электроосаждения железа 27
2.2 Электроосаждение цинк-никелевого сплава 28
2.2.1 Приготовление цинк-никелевых электролитов 28
2.2.2 Контроль состава электролита 30
2.2.3 Установка для электроосаждения цинк-никелевого сплава 30
2.3 Методика определения выхода по току сплава 30
2.4 Методика определения толщины осажденного покрытия 31
2.5 Испытание покрытий на пористость 31
2.6 Исследования состава электроосажденных покрытий 32
3 ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ 33
3.1 Влияние плотности тока и температуры на свойства покрытия 33
3.2 Влияние состава электролита на свойства покрытия 37
3.3 Влияние температуры на свойства покрытия 40
3.4 Влияние перемешивания на свойства покрытия 42
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 45
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 46
ABSTRACT 49
ПРИЛОЖЕНИЯ 50
Покрытия сплавом цинк-никель рассматриваются как возможность замены кадмиевых покрытий. Кадмий благодаря своей высокой коррозионной стойкости в большинстве агрессивных сред, а также уникальным комплексом функциональных свойств (низкое значение коэффициента сухого трения, пластичность, паяемость) долгое время рассматривался как безальтернативный вариант защитного покрытия для изделий авиационной техники.
Однако высокая токсичность соединений кадмия заставляют задуматься о возможности замены его на менее токсичные покрытия. В ряде случаев кадмиевое покрытие можно заменить на цинковое, однако в условиях морского климата и в атмосфере промышленных газов на поверхности данного металла образуется рыхлая пленка продуктов коррозии. Следует также отметить, что при повышении температуры выше 50 °С потенциал цинка становиться положительнее потенциала стали и защита от коррозии осуществляется только механически.
Покрытия сплавом цинк-никель обладают более высокой по сравнению с кадмием и цинком коррозионной стойкостью. Сплавы Zn-Ni обладают потенциалом более отрицательным по сравнению со сталью, что позволяет использовать данные покрытия в качестве защитно-декоративных.
Следует отметить одно очень выгодное преимущество покрытий сплавом цинк-никель - это устойчивость к воздействию повышенной температуры. Покрытие выдерживает нагревание до 120 °С в течении длительного времени без заметного влияния на качество.
Однако, использование Zn-Ni покрытий ограниченно, так как сложность процессов, проходящих при электроосаждении сплавов, не позволяет заранее предсказать свойства данных покрытий. Поэтому выявление общих закономерностей и создание научной базы, позволяющей тем или иным образом описать механизмы и предсказать свойства получаемого покрытия определяет научную новизну и актуальность данной темы исследования.
Целью настоящей работы является изучение влияния параметров электролиза на процесс электроосаждения Zn-Ni сплава из слабокислого хлоридного электролита.
1. Исследовано влияние плотности тока на процесс электроосаждения. Установлено, что при любой температуре увеличение плотности тока повышает скорость осаждения сплава и увеличивает толщину покрытия. Влияние плотности тока на форму зерна проявляется в том, что при низких плотностях тока зерна имеют округлую форму, а при более высоких плотностях тока наблюдается тенденция к огранению и образованию кристалловидных поверхностей.
2. Показано, что повышение температуры проявляется в возрастании доли никеля в сплаве и приводит к сложным зависимостям выхода по току. С ростом температуры размер зерна становится меньше, а поверхность более сглаженной.
3. Изучено влияние концентрации электролита на свойства покрытия и выход по току. Обнаружено, что повышение концентрации ионов металлов в электролите повышает выход по току, но ни как не сказывается на скорости осаждения компонентов сплава.
4. Установлено, что добавка сульфосалициловой кислоты увеличивает выход по току и снижает долю никеля в сплаве.
5. Показано, что перемешивание не влияет на скорость осаждения никеля и цинка в электролите с повышенной концентрацией ионов металлов.
6. Проведен рентгенофазовый анализ покрытий нескольких образцов. Структура покрытий более всего соответствуют фазе твердого раствора с гранецентрированной кубической решеткой и параметром ячейки а = 3,510 А.
7. Рассчитана энергия активации осаждения никеля в электролите с повышенной концентрацией ионов металлов. Полученное значение составляет Ea = 33 кДж/моль.
8. На основании исследования сделан вывод, что в электролите с низкой концентрацией ионов металлов цинк осаждаются в диффузионном, а никель - в кинетическом режиме. В электролите с высокой концентрацией никель осаждается в смешанном режиме, а лимитирующей стадией для цинка является адсорбция.
