Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Литературный обзор 10
Глава 2. Методика эксперимента 52
Глава 3. Обсуждение результатов 60
3.1 Никелирование алюминиевой формы 60
3.2 Кинетические закономерности и механизм катодного осаждения никеля из сульфаматного электролита никелирования 67
3.2.1 Кинетические закономерности осаждения никеля при малых катодных поляризациях 67
3.2.2 Кинетические закономерности осаждения никеля при значительных поляризациях катода 87
3.3 Кинетические особенности выделения водорода из сульфаматных электролитов 98
3.4 Влияние различных факторов на изменение внутренних напряжений в никелевом осадке 103
3.5 Влияние серосодержащих добавок на катодное восстановление ионов никеля 118
3.5.1 Кинетические особенности катодного восстановления сахарина 118
3.5.2 Влияние сульфосалициловой кислоты на катодное осаждение никеля 123
3.5.3. Совместное влияние сахарина и сульфосалициловой кислоты на электроосаждение никеля из сульфаматных электролитов никелирования 126
3.6 Физико-химические закономерности анодного окисления никеля в сульфаматных электролитах никелирования 133
3.3.7 Оптимизация состава раствора и режима вытравливания алюминиевой формы 144
Выводы 149
Список используемых источников 152
Приложение 166
- Кинетические закономерности осаждения никеля при малых катодных поляризациях
- Влияние различных факторов на изменение внутренних напряжений в никелевом осадке
- Совместное влияние сахарина и сульфосалициловой кислоты на электроосаждение никеля из сульфаматных электролитов никелирования
- Физико-химические закономерности анодного окисления никеля в сульфаматных электролитах никелирования
Введение к работе
Актуальность темы.
Антенно-фидерная система представляет собой функциональный узел, входящий в состав радиолокационной системы и предназначенный для излучения и приема радиолокационного СВЧ сигнала. Из условий компоновки антенно-фидерных систем необходимо изготавливать нестандартные волноводы. Они используются для передачи электромагнитных колебаний. Основными параметрами волноводов являются высокая точность размеров и малая шероховатость обработки внутренних поверхностей. Выполнение этих условий при изготовлении волноводных элементов обычными методами формообразования, такими как точное литье, механическая обработка связано с большими трудностями и затратами, а в некоторых случаях и невозможно. Для уменьшения электрических потерь внутренняя поверхность волновода должна быть гладкой, беспористой, с мелкозернистой структурой, обладать хорошей электропроводностью. Наиболее пригоден для этой цели никель, на который затем электрохимически наносят слой меди, серебра, золота, обладающий низким сопротивлением.
Применение гальванопластики для изготовления волноводов дает значительную экономию драгоценных металлов, поскольку позволяет ограничиться осаждением лишь тонких слоев. При изготовлении волноводов одной из основных физико-механических характеристик являются внутренние напряжения. Большие внутренние напряжения часто являются причиной растрескивания никелевого покрытия в процессе осаждения на форму, что приводит к выходу антенно-фидерной системы из строя. Поэтому снижение внутренних напряжений в никелевых покрытиях позволяет получать изделия большой толщины с улучшенными характеристиками.
При изготовлении узла антенно-фидерной системы первоначально изготавливают алюминиевую форму, на которую осаждают никелевое покрытие. При погружении алюминиевой формы в электролит никелирования происходит контактное осаждение рыхлого никелевого осадка и растворение алюминия. Разработка способа обработки алюминиевой основы, при котором получается качественное никелевое покрытие, также является одной из важнейших задач при изготовлении узлов антенно-фидерных систем.
После осаждения никеля на алюминиевую основу форму растворяют. Оптимизация состава раствора химического растворения алюминиевых форм необходима для качественного изготовления узлов антенно-фидерных систем.
Поэтому развитие физико-химических основ технологии нанесения пластичных никелевых покрытий является важной как научной, так практической задачей, решаемой в данной работе.
Цель диссертационной работы.
Разработка технологии электроосаждения никеля большой толщины с незначительными внутренними напряжениями для изготовления волноводов антенно-фидерных систем;
Поставленная цель достигалась решением следующих задач:
- сравнительным анализом электролитов никелирования;
- выявлением физико-химических закономерностей катодного осаждения и
анодного окисления никеля;
определением влияния различных добавок на катодное осаждение никеля и его анодное окисление;
определением влияния состава раствора, добавок и режимов электролиза на внутренние напряжения в никелевых покрытиях;
разработкой способа обработки алюминия для получения плотного никелевого покрытия значительной толщины с низкими внутренними напряжениями;
оптимизацией раствора и режима химического растворения алюминиевых форм.
Научная новизна работы.
- Систематически изучены физико-химические закономерности электроосаждения
никеля с использованием потенциостатического, хроновольтамперометрического,
импедансного, температурно-кинетического и других методов исследования.
Выявлены лимитирующие стадии электрохимического осаждения никеля и предложен механизм катодного осаждения никеля из сульфаматных электролитов.
Установлены физико-химические закономерности анодного окисления никеля в сульфаматных электролитах никелирования. Показано, что данный процесс протекает с перенапряжением переноса заряда.
Определено влияние сульфаминовой кислоты на катодное осаждение никеля и анодное окисление его в сульфаматных электролитах никелирования.
Предложен состав электролита никелирования. Проведены испытания технологии электроосаждения никеля в производственных условиях.
На защиту выносятся:
- кинетические закономерности электроосаждения никеля и его анодного
окисления в сульфаматных электролитах никелирования;
влияние органических и серосодержащих добавок на внутренние напряжения никелевых гальванических покрытий;
способ химической обработки алюминия, позволяющий получать качественные никелевые покрытия.
Практическая значимость работы.
Предложен способ химической обработки алюминия, позволяющий получать качественные никелевые покрытия.
Разработан состав раствора и найден режим электроосаждения никеля для получения никелевых покрытий толщиной до 2000 мкм с низкими внутренними напряжениями.
Оптимизирован состав раствора для химического растворения алюминиевой основы, позволяющий сократить время растворения алюминиевой формы при изготовлении узлов антенно-фидерных систем.
Достоверность результатов работы обеспечивается использованием современных методов исследования и их практической реализацией в производственных условиях
изготовления узлов антенно-фидерных систем, актами производственных испытаний узлов антенно-фидерных систем.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на научно-практическом семинаре г. Санкт-Петербург, НТФ «ТЕХНОКОН» 2-4 декабря 2003 г. и на научно-практических конференциях «Будущее технической науки» ( НГТУ Нижний Новгород, 2004-2010 г.)
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 3 работы в изданиях, рекомендованных ВАК, получено два патента на изобретения и 6 тезисов докладов на Международных молодежных научно-технических конференциях «Будущее технической науки». НГТУ, г. Нижний Новгород (2004 - 2010 г.)
Личный вклад соискателя.
Автором лично получены, обработаны и систематизированы экспериментальные данные, полученные в работе. Постановка задач исследования, выявление физико-химических закономерностей катодного осаждения и анодного растворения никеля в сульфаматных электролитах осуществлялось автором совместно с научным руководителем, обсуждение экспериментальных данных проводилось с научным руководителем и соавторами публикаций.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, обсуждения результатов, выводов и списка литературы. Диссертация изложена на 172 страницах машинописного текста и включает 13 таблиц и 65 рисунков. Список цитируемой литературы содержит 146 отечественных и иностранных наименований работ.
Кинетические закономерности осаждения никеля при малых катодных поляризациях
Зависимость выхода по току для реакции выделения металла от плотности тока имела сложный характер. Снижение выхода по току в области низких катодных плотностей тока и интенсивном потоке электролита свидетельствовало о наличии диффузионных ограничений процесса выделения водорода в этих условиях. При достижении предельной плотности тока для реакции выделения водорода выход по току металла начинал увеличиваться. При малой интенсивности потока раствора выход по току для металла переставал зависеть от гидродинамических условий.
На основании экспериментальных данных при электроосаждении никеля, полученных по деформации катода, показано, что после включения тока величина деформации сначала возрастала с большой скоростью с ростом толщины осадка, затем с ростом толщины осадка практически переставала изменяться. Авторы объясняли это взаимодействием двух факторов. Во-первых, внутренние напряжения в осадке уменьшались с ростом толщины из-за ослабления взаимодействия подложки, достигая постоянной величины при толщине покрытия 12-20 мкм. Во-вторых, в измерениях использовали в качестве подложки тонкую медную фольгу, поэтому скорость изменения деформации уменьшалась при быстром росте общей толщины катода из-за увеличения жесткости системы подложка — осадок. При плотностях тока 2 и 5 А/дм никель осаждался с напряжениями сжатия, а при 20-60 А/дм — с напряжениями растяжения.
При низких плотностях тока, когда действуют напряжения сжатия, перемешивание электролита не оказывало влияния на напряжения в никелевом осадке. Влияние перемешивания электролита начинало сказываться при катодной плотности тока больше 15 А/дм . После окончания электролиза деформация катода уменьшалась в течение короткого промежутка времени, что связано, вероятно, с удалением водорода из поверхностного слоя осадка.
В работах / 22, 33-34 / показано, что структура и физико-механические свойства осадков никеля, получаемых из сульфаматных электролитов, зависят от включения примесей, в основном водорода и серы. Причиной включения серы в покрытие служило восстановление на катоде аниона, являющегося продуктом окисления сульфамат-иона на аноде при высоких анодных потенциалах на запассивированной поверхности. Концентрация серы в осадках могла значительно превышать равновесную растворимость в решетке никеля; при этом сера концентрировалась по граням зерен в виде сульфида никеля. Чем выше концентрация серы в никелевом осадке, тем выше его твердость. При невысоких содержаниях серы увеличение её концентрации приводило к увеличению также и прочности.
Внутренние напряжения зависят и от содержания примесей в гальваническом осадке / 22, 35-37 /. Увеличение наводораживания и уменьшение содержания серы способствует повышению напряжения растяжения. Повышение плотности катодного тока приводило к большему включению водорода в осадок, а, следовательно, и к более высоким внутренним напряжениям.
При выделении водорода происходило подщелачивание прикатодного пространства и при этом в никелевый осадок могли попадать гидроксиды никеля, которые также могли изменять физико-механические свойства осадков никеля.
При высокоскоростном катодном формообразовании осадки никеля обладали более высокой твердостью по сравнению с обычными режимами, а также сравнительно низкими внутренними напряжениями. После окончания электроосаждения в осадках происходят релаксационные процессы, которые сопровождались уменьшением содержания водорода, твердости и внутренних напряжений осадка. В связи с этим для установления количественных зависимостей между этими величинами и параметрами структуры необходимо учитывать время хранения осадков.
При высокоскоростном катодном формообразовании необходимо учитывать равномерность осаждения металла на форму, то есть оценивать рассеивающую способность электролита, однако, данные по рассеивающей способности сульфаматных электролитов никелирования отсутствуют.
Электроосаждением никеля на алюминиевую основу занимались / 38 — 42 /. Т. В. Мулина, В. В. Буданов, Ю. Я. Лукомский, А. В. Комиссаров. Они разработали сульфаматный электролит для непосредственного никелирования алюминия и его сплавов / 6 /. Для непосредственного осаждения никеля на алюминий в состав электролитов предложено вводить фториды, активирующие покрываемую поверхность / 42 /. Исходный электролит состоял из сульфамата никеля и борной кислоты. Исследования проводили в электролитах с концентрацией сульфамата никеля до 350 г/л. Из сульфаматного электролита без добавки фторидов на алюминии не удается получить качественного осадка. Покрытие легко отслаивается от основы. Введение фторида натрия в количестве более 0,5 г/л позволило в широком диапазоне плотностей тока получать покрытия, прочно сцепленные с основой. Увеличение концентрации фторида натрия до 1,5 — 2,5 г/л приводило к активированию поверхности алюминия, расширению диапазона рабочих плотностей тока и упрочнению сцепления покрытия с основой. При более высокой концентрации фторид — ионов активность алюминия и область качественных покрытий уменьшалась, что могло быть обусловлено образованием на поверхности пленки труднорастворимых комплексов состава AlFn3"n , где п принимало значения от 3-6, которые препятствовали прочному сцеплению покрытия с основой / 43 /.
Однако эти авторы не изучали влияние фторид-ионов на растворение никелевых анодов, не исследовалось влияние этих ионов на физико-механические свойства полученных гальванических осадков.
Влияние различных факторов на изменение внутренних напряжений в никелевом осадке
Сульфаматные растворы характеризуются очень высоким поверхностным натяжением, что приводит обычно к образованию питтинга. Для предотвращения питтинга в эти электролиты предлагается добавлять лаурилсульфат натрия. Однако ПАВ не обеспечивают надежной защиты от появления пористости, питтингов, дендритов. Особенно трудно избежать пористости на начальных этапах формирования слоя из-за недостаточной смачиваемости поверхности никелевой формы. В связи с этим были предприняты попытки поиска новых ПАВ. Катионоактивные ПАВ не применяют в электролитах никелирования из-за питтингообразования и ухудшения работы анодов. Из группы неионогенных ПАВ рекомендуется синтанол ДТ-7, синтанол ДС-10, оксиэтилированные вторичные спирты. Эффективными смачивающими добавками из группы анионоактивных являются смачиватель СВ-1017, алкилсульфат, при использовании которых получаются слои никеля без пор, питтинга, но осадки хрупкие. Используемые плотности тока составляют ОД - 86 А/дм / 58 / . Оптимальные значения рН 3,0
Было показано, что при изменении рН изменяется структура осадка. Если при рН=2,5 осадки имели крупнозернистую столбчатую структуру, то при рН=5 - мелкозернистую столбчатую, а при рН=5,5 - слоистую с внутренними трещинами. При низких рН электролита снижается выход по току никеля. При высоких рН образуется Ni(OH)2, который ухудшает структуру осадка. Температуру электролита поддерживают 40-5 0С. При более низких температурах наблюдается питтинг, а при более высоких температурах может происходить гидролиз сульфамата никеля / 10 /. Сульфаматные электролиты очень чувствительны к примесям. Влияние примесей сказывается в основном на изменение величины внутренних напряжений, которые под их влиянием могут переходить из напряжений растяжения, характерных для чистых никелевых осадков, в напряжения сжатия. Концентрация ионов меди и цинка в электролите не должна превышать 0,2 г/л, железа - 0,5 г/л, щелочных и щелочно-земельных металлов - не более 1 г/л. При наличии ионов свинца получаются хрупкие и шероховатые никелевые осадки, поэтому его введение в электролит не допускается. В присутствии ионов Sn2+ увеличивается как твердость осадков, так и внутренние напряжения в них. Соли аммония в количестве 0,3-1,0 г/л вызывают осаждение блестящего никеля. С увеличением их содержания повышается твердость никеля, а при их содержании 5 г/л осадок теряет блеск и становится хрупким /10 /.
Сульфаматные электролиты никелирования в последние годы начинают использоваться не только в гальванопластике. В. В. Федянин и Д. В. Яковлев предложили применять никель — борные покрытия, полученные из сульфаматного электролита никелирования, как альтернативные хромовым покрытиям / 59 /. В качестве источника бора в электролит никелирования вводится безуглеродная боросодержащая добавка. Процесс электроосаждения никель — борных покрытий отличается от процесса нанесения хрома большей стабильностью в работе при рН 3,5 — 5,0, большей технологичностью, обеспечивает более высокие экологические характеристики используемого электролита, меньшую агрессивность к гальваническому оборудованию, не требует больших материальных затрат на оборудование гальванической линии и вентиляцию цеха. Более того, разработанный состав электролита допускает их многократное использование после корректировки основных компонентов и может применяться для замкнутых технологических циклов. Оптимальные режимы электролиза: катодная плотность тока 0,5 — 4,0 А/дм ; температура электролита 30- 50 С; рН = 3,5 — 5,0, выход по току сплава Ni-B составляет 96 — 98 %. Скорость осаждения при плотности тока 2 А/дм равна 0,4 мкм/мин. Характерна хорошая адгезия никель-борного покрытия к меди и её сплавам, сталям, железоникелевым сплавам. Максимальный разброс толщины покрытия Ni-B — меньше 1,5 мкм. Эти свойства позволяют наносить никель — борные покрытия большой толщины (до 500 мкм) на сложнопрофильные изделия. По таким свойствам как твердость, износостойкость, коррозионная устойчивость, стойкость к термическому окислению покрытия никель — бор не уступают хромовым. Наводораживание покрытий Ni-B примерно в 10 раз меньше, чем хромовых.
Согласно исследованиям В. Н. Флерова, В. В. Рогожина, Е. Ю Ананьевой / 60 / включение бора в никелевые осадки вызывает значительное увеличение внутренних напряжений растяжения в покрытиях. Введение в электролиты добавок серосодержащих блескообразователей, вызывающих напряжения сжатия, значительно уменьшает внутренние напряжения в покрытиях и даже может изменить их знак. Внутренние напряжения сильно зависят от природы добавок вводимых в раствор химического никелирования. Присутствие серосодержащих добавок тиомочевины, каптакса, цистина в количествах от 1,0 до 10 мг/л позволило снизить внутренние напряжения в тонких слоях никеля (3 мкм) со 150 - 200 МПа до 40 - 10 МПа в случае использования таких стабилизирующих добавок, как соли таллия, кадмия, кобальта.
Хорошие результаты по снижению внутренних напряжений согласно Е. Ю Ананьевой и В. В. Рогожина / 60 / дало легирование покрытия никель - бор фосфором. Эффект фосфорной компоненты обусловлен тем, что покрытие никель - фосфор характеризуется, в ряде случаев, внутренними напряжениями сжатия.
Катодное осаждение никеля с боросодержащими добавками протекает, согласно В. В. Рогожину, В. Н. Флерову, Е. Ю. Ананьевой / 60 - 61 /, по разным механизмам для их компонентов: выделение никеля осуществляется электрохимически, бор внедряется по химико-каталитическому механизму на свежеосажденном никелевом покрытии как катализаторе.
Однако никель-борные сплавы для изготовления волноводов применять нельзя из-за больших внутренних напряжений и малой пластичности по сравнению с никелем, полученным из сульфаматных электролитов никелирования.
Совместное влияние сахарина и сульфосалициловой кислоты на электроосаждение никеля из сульфаматных электролитов никелирования
Поверхность катода освобождается от пассивирующих продуктов. Перемешивание электролита за счет выделяющегося водорода приводит к снижению диффузионных затруднений. И как следствие этого исчезают пульсации потенциала катода и снижаются значения импеданса Варбурга (рис. 3.2.1.2, 3.2.1.14). Наблюдается значительный рост катодного тока. Меняется контролирующая стадия восстановления ионов никеля. Это подтверждается частотными зависимостями активной и реактивной составляющих фарадеевского импеданса (рис.3.2.1.15). Активная составляющая фарадеевского импеданса (Ыф) не зависит от частоты переменного тока, а реактивная (1/соСф) близка к нулю. Такие зависимости характерны, когда электрохимический процесс контролируется стадией переноса электрона.
При создании узлов антенно-фидерных систем необходимо получать блестящие никелевые осадки с низкими внутренними напряжениями. Для получения таких осадков в электролиты вводят различные добавки как органического, так и неорганического происхождения. Для получения блестящих гальванических осадков необходимо торможение процессов кристаллизации. Оно может возникать как под действием ингибиторов, которые, адсорбируясь на зародышах кристаллов, препятствуют их дальнейшему росту, так и при образовании в прикатодном слое коллоидных частиц, которые способны восстанавливаться водородом или электронами катода.
Зависимости активной Иф(1) и реактивной 1/соСф (2) составляющих фарадеевского импеданса никелевого электрода в сульфаматном электролите основного состава при t = 40 С и потенциале - 0,8 В.
В процессах блескообразования также должны быть созданы силы, выстраивающие коллоидные частицы по форме фазовой поверхности /124/. Такими силами могут быть силы поверхностного натяжения фазовой пленки на катоде. Эта фазовая пленка должна иметь отчетливо выраженную поверхность, разделяющую фазы пленка - электролит. Образующиеся в прикатодном пространстве коллоидные частицы NiOH находятся под воздействием водорода. Выделяющийся водород заставляет коллоидные частицы уплотняться. Важно, чтобы разряд ионов водорода протекал с умеренной скоростью, и возникало оптимальное количество водорода. Поэтому важно контролировать рН электролита и плотность катодного тока. Коллоидные частицы заполняют микрорельефы поверхности, что приводит к сглаживанию поверхности. Далее, восстанавливаясь до металла водородом или на самом катоде, поверхность выравнивается и получается блестящее покрытие /125-126/.
При избыточном выделении водорода на катоде могут образовываться полые участки в никелевых осадках. При условии обильного выделения водорода на катодной поверхности может образоваться губка.
Перед нанесением гальванического покрытия электролиты никелирования, как правило, прорабатывают малыми токами. Можно предположить, что основной причиной проработки электролитов никелирования перед гальваническим покрытием является не только очистка его от примесей, что немаловажно, но в большей степени создание условий получения коллоидных частиц, которые заполняли бы неровности катодной поверхности, приводя к получению блестящих покрытий.
Сложность выявления кинетических закономерностей электроосаждения никеля в области значительных катодных поляризаций обусловлена непрерывным изменением состояния реакционной поверхности катода. На этой же поверхности происходит второй процесс - выделение водорода. Реакция разряда ионов никеля имеет гетерогенный характер и сопровождается образованием новой фазы, которая начинает выполнять функцию катода. Так как катодный процесс включает в себя две параллельно протекающие электрохимические реакции: основную - электроосаждение никеля и побочную - выделение водорода, то для изучения кинетических закономерностей катодного осаждения никеля необходимо определить токи, идущие на эти реакции. Для этого определяли выхода по току никеля и водорода при различных потенциалах катода /127 -128 / (рис. 3.2.2.1). В области потенциалов положительнее -0,6 В выход по току никеля не изменялся и составляет 98-99 %.
На выход по току никеля оказывало влияние кислотность и температура электролита никелирования. С повышением кислотности электролита никелирования (уменьшением рН) выход по току никеля заметно снижался. Если при потенциале -0,6 В (н.в.э.) и рН 3,7 выход по току никеля составлял 98 % , то при рН 1,5 он снизился до 80 %. Увеличение кислотности электролита приводило к значительному росту тока выделения водорода.
Повышение температуры электролита также приводило к некоторому снижению выхода по току никеля. Однако это снижение не столь значительно. При повышении температуры на 20С (с 40 С до 60 С) при рН 3,7 и потенциале -1,0В выход по току никеля снижался на 2-4% (рис. 3.2.2.2 ). Это обусловлено тем, что скорость выделения водорода возрастала несколько быстрее с ростом температуры, чем скорость осаждения никеля.
Физико-химические закономерности анодного окисления никеля в сульфаматных электролитах никелирования
К полученным в гальванопластике гальваническим осадкам никеля предъявляются определенные физико-механические требования. Осадки никеля по возможности должны быть более пластичны, и обладать как можно меньшими внутренними напряжениями. Твердость покрытий должна быть достаточно высокой.
Наиболее важным из всех физических свойств никелевых покрытий является появление в них внутренних напряжений. Появление внутренних напряжений в никелевых осадках может приводить к тому, что изготовленное никелевое изделие в процессе эксплуатации может выходить из строя из-за появления трещин в изделиях и разрушения никелевой основы. Никелевые осадки, полученные из сульфатного электролита никелирования, имеют примерно в два раза большие внутренние напряжения, чем осадки из сульфаматного электролита (рис.3.4.1)
В отличие от сульфаматного электролита, в осадках, полученных в сернокислом электролите никелирования при малых толщинах ( до 50 мкм) имеется область роста внутренних напряжений. Это можно объяснить осаждением аномально крупнозернистой структуры никелевого осадка, продиктованной влиянием подложки. При небольшой толщине покрытия, в результате ослабления эпитаксиального влияния, происходит изменение кристаллической решетки зерна и рост внутренних напряжений. Проявление эпитаксии сглаживается при толщинах 40 - 50 мкм. После чего при больших толщинах осаждаемого никеля преобладает процесс укрупнения зерна с ростом толщины покрытия и, следовательно, внутренние напряжения снижаются.
Другим объяснением образования пика на зависимости внутренних напряжений от толщины осаждаемого никеля в сернокислом электролите может служить адсорбция ПАВ на растущих гранях кристаллической решетки металла. Эти дефекты и приводят к повышению внутренних напряжений в никелевых осадках.
На внутренние напряжения оказывает влияние температура процесса при электроосаждении никеля. С увеличением температуры электролита никелирования внутренние напряжения снижаются (рис. 3.4.2). Такая закономерность наблюдалась и при других толщинах покрытия. Повышение температуры способствует снижению поляризации при электрокристаллизации никеля, что приводит к укрупнению структуры никелевого осадка, и как следствие этого, снижаются внутренние напряжения в нем.
Так как при изготовлении антенно-фидерных систем необходимо наращивать никелевые осадки значительной толщины, до 2000 мкм, то длительность таких процессов велика и доходит до нескольких суток.
Поэтому иногда приходится прекращать электролиз и возобновлять его через некоторый промежуток времени. Нами исследовалось влияние длительности послеэлектролизного периода на внутренние напряжения в получаемых никелевых осадках (рис. 3.4.3). Пунктиром на рис. 3.4.3 отмечен период, когда никелевый образец находился в электролите в отсутствии электрического тока. Внутренние напряжения в никелевом осадке в послеэлектролизный период снижались. Если в конце электролиза внутренние напряжения при толщине 130 мкм составляли 25 МПа, то в случае послеэлектролизного периода, который длился 68 часов и образец не вынимался из электролита, внутренние напряжения снизились до 12 МПа. Это снижение обусловлено как потерей никелевым осадком поглощенного при электролизе водорода, так и перестройкой кристаллической структуры осадка за счет его укрупнения и снижения внутренней энергии.
На качество получаемого гальванического никелевого осадка, его структуру и однородность, внутренние напряжения в нем значительное влияние оказывает режим проведения никелирования, и в первую очередь плотность катодного тока (рис. 3.4.4).
Внутренние напряжения с ростом катодной плотности тока сначала резко снижаются, при плотности тока от 2 до 3 А/дм становятся минимальными, а затем с дальнейшим увеличением токовой нагрузки возрастают. Такое изменение внутренних напряжений согласуется с кинетикой осаждения никеля. В первой и третьей области катодного осаждения никеля в гальванический осадок могут включаться гидроксиды или основные соли никеля, что и приводит к появлению значительных внутренних напряжений. Во второй области никелирования при плотностях тока от 1 до 6 А/дм , где лимитирует стадия переноса электрона через границу металл — раствор, основных солей никеля на образцах не обнаружено, а выход по току водорода еще очень мал, внутренние напряжения минимальны.
