ВВЕДЕНИЕ 8
1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1.1. Получение и свойства покрытий на основе никеля и цинка 10
1.2. Механизм осаждения цинк-никелевых покрытий 11
1.3. Фазовые структуры цинк-никелевых покрытий 13
1.4. Факторы, влияющие на свойства цинк-никелевых покрытий 14
1.4.1. Влияние состава электролита 14
1.4.2. Влияние температуры электролита 15
1.4.3. Влияние перемешивания электролита 16
1.4.4. Влияние рН электролита 16
1.4.5. Влияние плотности тока 17
1.4.6. Влияние поверхностно-активных веществ 17
2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
2.1. Методика эксперимента
2.1.1. Приготовление электролита для электроосаждения покрытий 21
2.1.2. Подготовка образцов 21
2.1.3. Установка для электроосаждения покрытий 22
2.1.4. Определение плотности тока в ячейке Хулла 22
2.1.5. Методика определения выхода по току покрытий 24
2.1.6. Исследование химического состава электроосажденных покрытий 26
2.2. Обсуждение результатов 26
2.2.1. Влияние плотности тока на свойства покрытий 26
2.2.2. Влияние перемешивания электролита на свойства покрытий 34
2.2.3. Влияние температуры электролита на свойства покрытий 42
2.2.4. Влияние количества добавок блескообразователей на свойства покрытий 54
2.2.5. Влияние времени осаждения на свойства покрытий 58
ВЫВОДЫ 65
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 67
Приложения должны быть в работе, но в данный момент отсутствуют
На сегодняшний день покрытия различными электролитическими сплавами играют огромную роль в различных отраслях промышленности во многих странах мира, потому что данные сплавы обладают рядом преимуществ перед покрытиями чистыми металлами. Долгое время для защиты деталей в промышленности применяли покрытия на основе кадмия, однако из-за высокой токсичности данного метала, остро встал вопрос об отказе его применения. Альтернативной возможностью замены кадмиевых покрытий являются покрытия цинк - никелевых сплавов, даже несмотря на то, что кадмий использовался как единственный вариант защитного покрытия в авиационной промышленности [1, 2].
Покрытия сплавом цинк - никель обладают рядом высоких эксплуатационных свойств: высокой коррозионной стойкостью, устойчивостью к воздействию повышенных температур в течение продолжительного времени без заметной потери качества защиты; сплавы цинк - никель обладают потенциалом более отрицательным по сравнению со сталью, что позволяет использовать данные покрытия в качестве защитно-декоративных [3].
Основной особенностью электроосаждения цинк - никелевых сплавов является сложность механизмов протекания процесса, при котором скорость осаждения более благородного металла ниже, чем менее благородного. Данный процесс получил название «аномального» соосаждения, в отличие от более распространенного «нормального» соосаждения. При «аномальном» соосаждении покрытия, полученные из электролита с эквимолярными концентрациями никеля и цинка, имеют в составе значительно меньшее содержание никеля [4 - 5]. Высокая сложность протекающих процессов затрудняет получение покрытий с заранее заданными свойствами. Поэтому главными вопросами изучения данной темы считаются выявление общих закономерностей кинетики, механизма осаждения цинк¬никелевых покрытий, их физико-химические свойства и режимы электролиза.
Целью настоящей работы является исследование влияния параметров электролиза на процесс электроосаждения цинк-никелевых покрытий из слабокислого хлоридного электролита на латунную и стальную подложки.
1. Исследовано влияние плотности тока, перемешивания электролита, температуры электролита, времени осаждения, добавок блескообразователей на процесс электроосаждения цинк - никелевых покрытий из хлоридно-сульфатных электролитов с различными буферными добавками и соотношением ионов Zn2+/Ni2+= 1/6.
2. Опытным путем установлено, что при осаждении цинк - никелевого покрытия во всем интервале рабочих плотностей тока наблюдается аномальное соосаждение цинка и никеля - скорость осаждения цинка во всех опытах выше, чем скорость осаждения никеля. Также увеличение плотности тока не влияет на состав покрытия, а только увеличивает толщину осаждаемого покрытия, повышает скорость осаждения цинка, никеля и покрытия, и, в большинстве опытов, ведет к повышению выхода по току.
3. Использование добавок глицина позволяет повысить интервал допустимых плотностей тока без ухудшения качества покрытия, увеличить скорости осаждения и выхода по току из-за образования электрохимических активных комплексов никеля с глицином на никелевом аноде. Также глицин понижает выход водорода на поверхности осаждаемых пластин, и покрытия получается с меньшим количеством дефектов.
4. Опыты с перемешиванием электролита показали, что в зависимости от состава электролита перемешивание по-разному влияет на скорость осаждения никеля и цинка. Покрытия, осажденные на латунные подложки, во всем интервале рабочих плотностей тока характеризуются повышением скорости осаждения сплава и его компонентов, а на стальной подложке - понижением. Выход по току понижается в обоих случаях. Для электролита № 2 скорости осаждения сплава и компонентов повышаются независимо от типа подложки. Выход по току понижается. Несмотря на это декоративные свойства полученных покрытий намного выше, по причине того, что перемешивание обеспечивает постоянство концентрации раствора у электродов и устраняет концентрационную поляризацию.
5. Изучение влияния температуры электролита на электроосаждение показало, что скорость осаждения покрытия и цинка уменьшается с ростом температуры, а никеля - возрастает. С увеличением температуры доля никеля в покрытии увеличивается. Покрытия, осажденные при температуре электролита выше 40 °С, обладают чёрным окрасом и ярким блеском.
6. Опыты с добавлением блескообразователей в электролит показали, что толщина покрытия, скорость осаждения, выход по току повышаются при увеличении данных добавок в электролите.
