Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Литературный обзор 6
1.1. Общие закономерности электрокристаллизации металлов и сплавов 6
1.1.1. Механизмы процесса зарождения металлических кристаллов 6
1.1.2. Факторы, определяющие характер образования и роста кристаллов в процессе электроосаждения металлов 7
1.2. Кинетика катодных реакций при электровыделении отдельных компонентов сплавов железа и их свойства 12
1.2.1. Специфика применения металлов группы железа 12
1.2.2. Кинетические закономерности электроосаждения железа и никеля.. 13
1.2.3. Электроосаждение хрома 17
1.3. Механизм электроосаждения сплавов железа и их свойства 24
1.3.1. Условия электроосаждения сплавов 24
1.3.2. Кинетические закономерности электроосаждения сплава железо-хром 25
1.3.3. Особенности процесса катодного осаждения сплава железо-никель .28
1.3.4. Механизм и кинетика процесса совместного разряда ионов Сг и Ni 32
1.4. Влияние различных факторов электролитического формирования сплавов
путем соосаждения из растворов на их структуру и свойства 36
1.4.1. Влияние условий электролиза 36
1.4.2. Влияние величины /»//приэлектродного слоя на процесс электрокристаллизации сплавов в условиях протекания сопутствующего процесса выделения водорода 39
1.4.3. Смачивание поверхности сплавов растворами электролитов 51
1.5. Выводы ;. 58
Глава 2. Методика эксперимента 60
2.1. Объекты исследования 60
2.2. Приготовление растворов 60
2.2.1. Методика приготовления водного электрода сравнения 61
2.3. Исследование физико-химических свойств растворов 61
2.4. Подготовка поверхности 61
2.5. Электроосаждение покрытий 62
2.5.1. Методика определения выхода по току (В{) 63
2.6. Приборы, используемые в работе 64
2.7. Методы исследования 64
2.7.1. Электрохимические методы 64
2.7.2. Измерение рНя приэлектродного слоя 66
2.7.3. Методика определения смачиваемости 67
2.8. Микроструктурные исследования 68
2.8.1.Вторично-ионная масс-спектрометрия 68
2.8.2. Рентгенофазовый анализ 69
2.8.3. Микроструктурный анализ 70
2.9. Физико-химические методы исследования 70
2.9.1. Методика определения шероховатости 70
2.9.2. Методика определения адгезии 72
2.9.3. Методика определения микротвердости 72
2.9.4. Методика коррозионных испытаний 73
2.10. Статистическая обработка экспериментальных данных 73
Глава 3. Результаты эксперимента 74
3.1. Кинетические закономерности и свойства сплавов Fe-Cr, Fe-Ni, модифицированного хромом, Fe-Ni-Cr 74
3.1.1. Электроосаждение Сг на подложку из стали 45. Влияние подслоя из л. сплава Fe-Ni 74
3.1.2. Влияние подслоя из электролитического сплава Fe-Ni на условия формирования хромового покрытия Л 75
3.1.3. Кинетические закономерности электроосаждения хрома на электроде из стали 45 до и после модифицирования сплавом Fe-Ni 76
3.1.4. Влияние состава электролита на свойства сплава Fe-Cr 83
3.1.5. Роль процессов комплексообразования и адсорбции при электроосаждении сплава Fe-Cr 91
3.1.6. Закономерности электроосаждения сплава Fe-Ni-Cr и его свойства..96
3.2. Влияние сопутствующего процесса выделения водорода на кинетику сплавообразования и свойства сплавов Fe-Ni, Fe-Cr, Fe-Ni-Cr.: 107
3.3. Взаимосвязь между микрорельефом поверхности, 127
смачиваемостью и рН5 127
3.3.1. Влияние условий электролиза на смачиваемость покрытий Fe-Cr, Fe-Ni 127
3.3.2. Влияние поляризации на смачиваемость сплава Fe-Cr растворами рабочего электролита xFeCl2 + уСгС\ъ + NH4Cl + HCl 140
3.3.3. Влияние p//s на смачиваемость осадков сплава Fe-Ni-Cr 151
3.3.4. Морфология поверхности осадков сплава Fe-Ni-Cr 159
Выводы 165
Список литературы
- Механизмы процесса зарождения металлических кристаллов
- Кинетические закономерности электроосаждения сплава железо-хром
- Приборы, используемые в работе
- Роль процессов комплексообразования и адсорбции при электроосаждении сплава Fe-Cr
Введение к работе
Основное применение процесса электролитического железнения восстановление размеров изношенных стальных деталей. По сравнению с часто используемыми в восстановительной технологии процессами хромирования и никелирования, железнение имеет существенные экономические преимущества. Например, скорость формирования электролитического покрытия при же-лезнении во много раз больше, чем при хромировании, благодаря в 3 раза более высокому электрохимическому эквиваленту железа и в 4-6 раз более высокому выходу его по току. Процесс железнения экологически менее вреден и позволяет использовать более простые и экономичные способы обработки промышленных стоков. Кроме того, возможно варьировать микротвердость осадков электролитического железа или его сплавов железо-никель, железо-хром в широких пределах через протекающую параллельно реакцию выделения водорода путем изменения температуры, рН раствора, плотности тока и времени электролиза. Все сказанное делает процессы нанесения сплавов железо-никель, железо-хром, железо-никель-хром предпочтительными в восстановительной технологии ремонтной индустрии транспортных средств. Сплав железо-никель обладает низким внутренним напряжением, достаточной микротвердостью, удовлетворительными коррозионными характеристиками и широко используется в промышленности как защитно-декоративное, твердое, износостойкое покрытие. Возросший интерес к хромовым покрытиям, осаждаемым из водных растворов солей 0(Ш), обусловлен тем, что хромовые покрытия обладают высокой коррозионной стойкостью как на воздухе, так и при действии кислот и щелочей. По твердости они превосходят высокоуглеродистую сталь. Вместе с тем, для осадков хрома характерны высокая пористость и склонность к растрескиванию вследствие наводораживания. Поэтому представляют интерес многокомпонентные покрытия на основе хрома, формируемые путем соосаждения из растворов смеси солей или нанесения слоя хрома на подслой из какого-либо спла-
5 ва, свойства которого необходимо модифицировать в заданном направлении. В обоих случаях возможно образование покрытий с новыми, необычными и важными в практическом отношении свойствами. Между тем, в литературе сведения о покрытиях из сплавов системы Fe-Ni-Cr очень не многочисленны. Практически отсутствуют сведения о кинетике и механизме процессов сплавообра-зования при соосаждении железа, никеля и хрома, о структуре и свойствах образующихся осадков сплавов, о морфологии их роста на стали в условиях протекания сопутствующего процесса выделения водорода. Осадки электролитического железа и его сплавов содержат заметное количество водорода как на поверхности, так и в объеме. Однако, механизм и перенапряжение водорода на сплавах и компонентах сплава различны. Высокая чувствительность качества электролитических осадков сплавов к условиям электролиза, отсутствие сведений о кинетике и механизме сопутствующего процесса выделения водорода, о взаимном влиянии состава и структуры формирующихся осадков сплавов железа и способности их к наводораживанию не позволяют целенаправленно формировать качественные осадки с заданными функциональными свойствами.
Механизмы процесса зарождения металлических кристаллов
При изучении механизма роста монокристаллов [ 1 ] было обнаружено, что процесс электрокристаллизации может протекать и без образования новых зародышей, если на поверхности растущего кристалла имеются дефекты кристаллической решетки. Среди множества нарушений кристаллической решетки, наблюдаемых в гальванических покрытиях и существенно влияющих на их физико-химические и механические свойства [4-6], преобладают линейные дефекты-дислокации. Дислокационная структура катодных отложений характеризуется большой неоднородностью в распределении плотности дислокаций, а также рядом особенностей, обусловленных спецификой процесса электрокристаллизации. Процесс формирования структуры электролитических осадков включает в себя последовательно протекающие стадии, основными из которых являются: - возникновение на катоде изолированных друг от друга зародышей; - рост этих зародышей кристаллов и срастание их в сплошной осадок; - послеэлектролизное упорядочение структуры осадка, сопровождающееся изменением формы и размера структурных элементов. На каждой из этих стадий возможно образование дислокационных дефектов [4-14].
На начальной стадии электрокристаллизации - стадии возникновения отдельных зародышей на катоде - причинами проявления дислокации могут быть: прорастание дефектов в зародыши из подложки; несовершенная эпитаксия растущих зародышей с подложкой; загрязнение поверхности катода, в результате чего нарушается ориентация образующихся зародышей. Наиболее легко прорастают винтовые дислокации, при этом на поверхности осадка наблюдаются пирамиды роста. Также можно наблюдать сквозные дислокации, для них характерно непрерывное развитие через всю толщину осадка, и погребенные, их рост прекращается на промежуточной стадии развития осадка.
На следующей стадии структурообразования осадков происходит объединение отдельных зародышей в сплошную пленку. На границах их срастания образуются дефекты, т. к контактирующие зародыши имеют различные значения параметра решетки. В этом случае образующиеся дислокации компенсируют это несоответствие. Чем выше перенапряжение катода, тем больше число зародышей образуется на нем и тем выше плотность дислокаций. Таким образом, все факторы электролиза, повышающие перенапряжение катода способствуют росту числа зародышей и увеличению вероятности появления дефектов кристаллического строения. Дислокационная структура тонких электролитиче-ских пленок закладывается на стадии формирования первичного слоя и определяется условиями и механизмом роста осадка. С утолщением осадка влияние подложки на дислокационную структуру получаемых слоев ослабевает, и первостепенную роль в дефектообразовании начинают играть ростовые причины. При рассмотрении закономерностей роста единичного кристалла, было установлено [6-8] , что при формировании кристалла по механизму слоистого роста, адсорбция составных частей электролита, водорода, гидроокисных соедине 9 ний на поверхности таких слоев приводит к её частичной пассивации, вследствие которой при нарастании слоев друг на друга возникает кристаллографическое несоответствие их решеток. Компенсация этого несоответствия возможна за счет появления дислокаций по границам срастания слоев. Согласно результатам авторов [6], кристаллиты ряда электроосажденных металлов и сплавов состояли из отдельных слоев, дислокационные границы которых были различного типа. Степень влияния посторонних веществ на дислокационную структуру гальванопокрытий существенно зависит от типа и концентрации примесей. Все примеси можно разделить на структурно близкие и неструктурные. Вещества, имеющие крупные молекулы (ПАВ, гидроокиси) и не претерпевающие химического превращения на катоде, не могут входить в решетку металла и внедряются в осадок по границам зерен. Поэтому адсорбция таких веществ оказывает менее сильное воздействие на дислокационную структуру, по сравнению с веществами, входящими в решетку осадка.
При включении в решетку основного металла примесей или атомов другого вида происходит ее искажение, возникновение в ней упругих напряжений и изменение параметров решетки ввиду того, что размеры посторонних атомов не совпадают с размерами ее собственных. При неравномерном распределении примесей в решетке упругие напряжения особенно велики и разрешаются за счет возникновения дислокаций.
На заключительной стадии, в послеэлектролизный период происходит упорядочение структуры покрытий, которое сопровождается перераспределением дислокационных дефектов и возникновением линейных дефектов. Важную роль в их образовании, особенно в случае осадков Ni и Сг, играет выделение водорода, находящегося в них в частично ионизированном состоянии, что приводит к уменьшению объема осадков и появлению высоких внутренних напряжений растяжения. Релаксация этих напряжений приводит к образованию дислокационных дефектов, и к формированию микроблоков [4-14]. В общем случае явления старения катодных осадков включают фазовые физико-химические превращения, сопровождающиеся структурными внутри-фазовыми превращениями. Например, при осаждении хрома в определенных условиях на катоде возникает метастабильная гидридная модификация хрома с ГПУ-решеткой, обладающая меньшей в процессе электрокристаллизации свободной энергией, чем электролитический хром с ОЦК-решеткой [6, 12-23] . Уже в процессе осаждения, когда поверхностные слои становятся внутренними, эта гидридная модификация хрома, имеющая низкую термическую устойчивость, в состоянии разлагаться с выделением водорода и образованием равновесной ОЦК-структуры.
Кинетические закономерности электроосаждения сплава железо-хром
Сплав Fe-Ci осаждается их хлористых и сульфатных электролитов, содержащих в качестве обязательных компонентов вещества, повышающие рН гидратообразования хрома: мочевину, щавелевую кислоту и др. Механизму и кинетике электролитического осаждения хрома и железа при совместном разряде их катионов на катоде посвящено большое число работ [59-69].
В работе [59], с целью выяснения возможного механизма влияния одного из осаждающихся металлов на кинетику осаждения другого, были измерены парциальные скорости осаждения железа и хрома как из индивидуальных, так и из смешанных растворов путем полного растворения сформировавшихся осадков и последующего анализа продуктов растворения методом атомно-абсорбционной спектрофотометрии.
Как видно из рис. 1.5 (ср. ход кривых 2 и 3), для Ре переход от раздельного к совместному осаждению не сопровождается изменением положения и формы кривой E \giFe во сем исследованном интервале потенциалов. Для хрома же переход от раздельного к совместному с железом осаждению (ср. кривые 1 и 4 рис. 1.5Сопровождается значительным смещением кривой E-\giFe в сторону более положительных потенциалов, а, следовательно, заметным облегчением процесса включения хрома в осадок. Существенно при этом, что при Е , парциальная кривая осаждения хрома ( кривая 4) следует строго параллельно кривой осаждения железа и соотношения между fCr и iFe остается постоянным. Обнаруженный параллелизм хода кривых E- \gi r и Е - lgiFt свидетельствует о том, что при одновременном осаждении обоих металлов железо навязывает свои кинетические условия процессу осаждению хрома. Это подтверждается неизменным соотношением между iCr и iFe не только при Е, когда замедленной стадией процесса осаждения железа является стадия разряда, но и в области диффузионного контроля (уч. АБ на кр. 2). Анализ зависимости lg/c — lgC 2f показал, что как при совместном осаждении, так и для осаждения индивидуального железа, обе эти реакции имеют первый порядок по ионам железа. Это позволяет сделать предположение, что включение хрома в осадок при потенциалах Е Ех осуществляется путем захвата осаждающимся железом адсорбированных на поверхности хромсодержащих частиц, являющихся, возможно, промежуточными продуктами редокс-превращений ионов хрома. Параллельный ход кривых Е - \gicCr и - lg/%,, указывает на постоянство соотношения масс хрома и железа в осадке, вплоть до достижения потенциала Е], при котором скорость включения хрома в осадок сплава достигает скорости его осаждения в индивидуальном состоянии. При дальнейшем смещении потенциала в отрицательном направлении кривые E-\%fCr и Е — lg t сливаются Таким образом Е Е] осаждение хрома, несмотря на при сутствие в растворе ионов Fe , осуществляется уже в соответствии с характерными для хрома закономерностями электрохимической кинетики. При этом по мере сдвига потенциала Е от Ех в отрицательном направлении имеет место рост отношения масс хрома и железа в осадке, который продолжается установление диффузионного режима по ионам хрома (уч. EF, кр. 1).
В области потенциалов, где при совместном осаждении железа и хрома наблюдается ускорение включения хрома в осадок под действием ионов железа, определяющим является установление окислительно-восстановительного равновесия г / 2+ , Согласно [59], редокс - процесс протекает через проме / Сг жуточные стадии, включающие образование на поверхности металла адсорбированных промежуточных продуктов типа СгО, или Сг: Сг(Н20)1+ + е = СЮ = Сг{НгО)2у или Cr(H2Ofx+ + Зе = Cr(Fe) о Сг{Н20)2у+.
Адсорбированные частицы оксида или металла могут захватываться осаждающимся железом. При потенциалах ускорения осаждения хрома под действием железа (Е Е:) хром в осадках содержится в виде оксида хрома, В области потенциалов, где стимулирующее действие железа не проявляется (Е —1.04 В), хром в осадках находится в металлическом состоянии. Очевидно, что ускорение осаждения хрома под действием одновременно осаждающегося железа обусловлено не снижением перенапряжения разряда ионов СУ3+, а захватыванием железом оксида СгО, образующегося в промежуточной стадии катодного разряда ионов Сг + с молекулами воды. Таким образом, как справедливо отмечают авторы [64], для определения условий электроосаждения сплава Fe-Cr заданного состава достаточно рассчитать скорости раздельного осаждения того и другого металла во всем исследованном интервале потенциалов.
Приборы, используемые в работе
Электрохимические исследования проводили на потенциостате П-5848. Для регистрации тока и потенциала во времени использовали самопишущий потенциометр КСП-4. Механизм и кинетику протекающих на электродах процессов изучали с помощью потенцио динамического, потенциостатического и гальваностатического методов [128-130]. Потенциалы регистрировали относительно стандартного 1н хлорсеребряного электрода сравнения (х.с.э.).
При электрохимических измерениях была использована стеклянная электродная ячейка, которую тщательно мыли раствором соды, промывали большим количеством проточной и дистиллированной воды. Перед началом работы ячейку ополаскивали рабочим раствором.
Потенциостатические исследования электроосаждения хрома на подслой из сплава Fe Ni, а также электроосаждение сплавов Fe — Ni - Сг проводились в электролитах состава (2) и (3) соответственно. Процесс вели при различ ных температурах от 25 С до 45 С [At = 5CJ, в области потенциалов от -0,65 до-1,5 В (ДЕ = 0,05В).
Для построения поляризационных кривых использовали значения /(о), отвечающие моменту включения тока (t — 0). и времени выдержки при каждом заданном потенциале t = 2 с и t = 400 с.
Температурные исследования электроосаждения сплавов и построение зависимостей \%г ут при постоянном значении АЕ (где АЕ = Е-Е5/т) позволили по тангенсу угла наклона кривых рассчитать в соответствии с уравнением Ар ;ф А / \ рениуса і = г0 ехр - /оТ эффективную энергию активации: Для определения порядка реакции по ионам Сг3+ использовали зависимость lg/-lgC.
Кроме того, для определения кинетических параметров процесса электроосаждения хрома проводилась градоаналитическое исследование в коорди -V натах i 2 и lg/-1. По характеру этих зависимостей можно судить о механизме диффузии, а по угловому коэффициенту наклона /А /г рассчитать произведение C0 /D, используя формулу
Вклад о протекании адсорбционных процессов на границе раздела электрод-электролит можно оценить путем анализа і, Ь - кривых в координатах lgi( ): Ai= , lf=0. . , (2.5) F(d\nijdt)n где F=96500 Кл/моль - число Фарадея. Из зависимостей \gi-E определяли коэффициенты переноса а по соотношениям АЕ/А lg і = 6, где 6 = 2,3 (RТ/а -nF).
Гальваностатический метод позволял по начальным участкам Е — t кривых, отвечающих процессу заряжения двойного слоя [128], рассчитать поляри зационную емкость С, Ф/см , С - , . E - кривые анодного растворения многослойного покрытия железо-никель + хррм проводились в электролите со-става (2) при плотности тока мА/см : 0,1; 0,5; 1; 5; 10; 15; 20; 30; 40; 60 и 80. Кроме того, снимались бестоковые хронопотенциограмы. Анодные ГСК перестраивались в координатах АЕ т - і, ттіп - і, Для зависимости E6lm t строили АЕтях -1, тт-а - і. Из полученных прямолинейных зависимостей были рассчитаны углы наклона tga = Л Снятие импульсных анодно - катодных гальваностатических поляризационных кривых было использовано для определения потенциала осажденных сплавов и качественной оценки их состава от состава раствора в диапазоне тока от 1 до 300 мА/см .
Измерение рН приэлектродного слоя (pHs) было проведено с помощью микросурьмяного электрода (МСЭ), устойчивого в широком диапазоне рН кислых растворов [131] при использовании калибровочной кривой в координатах Е, рН, построенной с помощью буферных растворов. Микросурьмяный электрод готовили согласно [132, 133] следующим образом: в Г-образную стеклянную трубку вставляли медную проволоку для осуществления контакта. Кончик труб 67 ки забивали порошком сурьмы, затем его вытягивали при температуре до формы конуса, В рабочем электроде проделывалось небольшое отверстие, в которое вставляли кончик МСЭ таким образом, чтобы он не выходил из плоскости электрода.
Токоотводы
Схема рабочего микросурьмяного электрода Изменения потенциала МСЭ относительно х.с.э.с. во времени фиксировались на цифровом вольтметре и переводились в значения рН$ согласно калибровочной кривой. Зависимость от рН раствора 2,7,3. Методика определения смачиваемости Определение смачиваемости сплавов проводилось по методу «сидящей капли». Приготовленные образцы с осажденным сплавом, промывали бидистил-лированной водой, затем ацетоном. На исследуемую поверхность наносили каплю электролита постоянного объёма (v=Q, 1 мл).
Роль процессов комплексообразования и адсорбции при электроосаждении сплава Fe-Cr
Изменение соотношения концентраций компонентов в электролите оказывает заметное влияние не только на кинетику процесса соосаждения железа и хрома, но и на состав, структуру и свойства образующихся осадков сплавов. Сплавы, полученные из электролитов, не содержащих хлорид аммония - шероховатые, рыхлые, отслаиваются от основы. Введение NHАС1 - 0,56 моль/л значительно улучшает качество осадка, а при увеличении концентрации хлорида аммония до 1,87 моль/л осадки получаются равномерные, мелкозернистые, хорошо сцепленные с основой, светло-серого цвета.
Изменение концентрации О(Ш) не оказывает влияния на адгезионные свойства покрытия (табл. 3.6): все полученные покрытия при испытаниях по ГОСТ не отслаивались от основы, но значительно сказывается на микротвердости и шероховатости осаждаемого покрытия Fe-Cr. Действительно, как видно из таблицы 2, в растворах концентрации выше 0,19 моль/л Сг(\Щ при практически не меняющемся выходе по току, и средней толщине слоя осадка в пределах 19±1 мкм растет микротвердость, что указывает на значительные изменения в структуре формирующихся осадков сплава Fe-Cr. Некоторое снижение шероховатости осадка, полученного из раствора, содержащего 0,84 моль/л СгСЦ, можно объяснить тем, что при заданных условиях электролиза на поверхности сформировавшегося слоя образуются новые зародыши, которые становятся центрами кристаллизации нового слоя.
Согласно представленным в табл. 3.5, 3.6, 3.7 результатам исследования увеличение плотности тока от 4 до 8 А/дм (табл. 3.5) не оказывает влияния на адгезионные свойства покрытий, шероховатость поверхности полученных осадков увеличивается. При дальнейшем увеличении плотности тока до 10 А/дм2 шероховатость уменьшается, что может быт связано с увеличением скорости соосаждения металлов и образованием более равномерной мелкозерни-стой структурой осадка. При этом наблюдается увеличение Вт. При ik—\2 А/дм Вт снижается, увеличивается скорость выделения водорода, и разрыхление осадка сплава Fe-Cr,
Значения микротвердости сплавов в 2-3 раза превышают микротвердость чистого железа (112 кг/мм2). При концентрации О(Ш) в электролите 0,38 моль/л значения микротвердости приближаются к микротвердости стали 1Х18Н9Т (370 кг/мм2), а при концентрации 0(Ш) 0,75 моль/л - превышают ее (табл. 3.6).
При концентрации О(Ш) 0,09 моль/л покрытие, неравномерное по толщине, имеет серый цвет с рыжеватым оттенком. При длительной поляризации покрытие почти полностью приобретает рыжую окраску, что может свидетельствовать как об изменении соотношения компонентов в слое , так и о сильном подщелачивании приэлектродного слоя раствора, в результате которого становится возможным накопление у поверхности электрода гидроксилсодержащих ионов FeOH+, СгОИ+, участие которых в реакциях типа: способствует накоплению на электроде гидроксидов железа и по протеканию реакции разряда молекул воды каталитическому механизму. Это согласуется с результатами анализа состава сплава методом вторично-ионной масс-спектрометрии (табл. 3.8). Кроме того, возможны обменные реакции типа FeOH+ + CrOH2+ - FeOH2+ + CrOH+, (3.13) которые облегчают протекание процесса электровосстановления Cr(ITT) и встраиванию хрома в осадок железа. Это согласуется с литературными данными об ускоряющем действии ионов железа на электроосаждение хрома [59-61]. При концентрации 0(Ш) 0,38 моль/л и выше осаждается равномерное, покрытие серого цвета даже при длительной поляризации.
Таким образом, увеличение концентрации 0(Ш) в составе электролита приводит к увеличению содержания хрома в сплаве Fe-Cr, вызывает изменения в его структуре и приводит к повышению его коррозионной стойкости.
Микротвердость осадков сплавов, согласно приведенным в таблице 3.7 данным, с увеличением концентрации FeCl2 в электролите увеличивается, что согласуется с данными, приведенными в работе [59-61] о влиянии Fe(II) на скорость включения 0(111) в осадок. Растет шероховатость осадков. Рассеивающая способность электролита при этом уменьшается (таблица 3.7). при плотности тока 10 А/дм содержит 92% Fe и 7% Сг (остальное примеси).
Уравнение регрессии, описывающее зависимость привеса осадка сплава от концентрации FeCI2 (Хх), СгС13 (Х2) и катодной плотности тока (Х3) имеет вид: Y = 0.0048 + 0.016JT, + 0.027Х2 - 0.009Х, + 0.003 Х2 - 0.025Х,Х3 + О.ШХ2Хг
Согласно приведенному уравнению, наибольшее влияние на массу осаждаемого сплава (У) оказывает концентрация компонентов в растворе. При этом изменение массы осадка более чувствительно к изменению плотности тока при меняющейся концентрации соли железа в растворе.
Методом вторичных ионов масс-спектрометрии и методом химического анализа определяли состав сплавов Fe-Cr. Полученные данные представлены в таблице 3.8.
Согласно данным химического анализа и лазерной микроспектроскопии (табл. 3.9) содержание катионов Fe{\\) в составе электролита оказывает влияние на состав сплава. С увеличением содержания катионов железа от 150 до 200 г/л наблюдается увеличение содержания хрома в составе сплава от 3,5 до 13%, Дальнейшее увеличение катионов е(П) в электролите до 250 г/л приводит к уменьшению количества хрома в сплаве (табл. 3.9).
Предлагаемый электролит на основе хлоридов Fe(II) и О(Ш) позволяет получить осадки сплава железо-хром, характеризующиеся высокой микротвер 89 достью, мелкозернистостью, адгезионной прочностью с ВТ 40%. Рассеивающая способность исследованных электролитов лежит в пределах от 50 до 77%.
Это согласуется с литературными данными [59-61], что присутствие Fe(lT) в растворе ускоряет процесс осаждения хрома [59-61]. Этим может быть объяснено увеличение количества хрома в сплаве.
