Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Химическое осаждение никеля с цинком, вольфрамом, молибденом и марганцем Мухина Анна Евгеньевна

Химическое осаждение никеля с цинком, вольфрамом, молибденом и марганцем
<
Химическое осаждение никеля с цинком, вольфрамом, молибденом и марганцем Химическое осаждение никеля с цинком, вольфрамом, молибденом и марганцем Химическое осаждение никеля с цинком, вольфрамом, молибденом и марганцем Химическое осаждение никеля с цинком, вольфрамом, молибденом и марганцем Химическое осаждение никеля с цинком, вольфрамом, молибденом и марганцем Химическое осаждение никеля с цинком, вольфрамом, молибденом и марганцем Химическое осаждение никеля с цинком, вольфрамом, молибденом и марганцем Химическое осаждение никеля с цинком, вольфрамом, молибденом и марганцем Химическое осаждение никеля с цинком, вольфрамом, молибденом и марганцем Химическое осаждение никеля с цинком, вольфрамом, молибденом и марганцем Химическое осаждение никеля с цинком, вольфрамом, молибденом и марганцем Химическое осаждение никеля с цинком, вольфрамом, молибденом и марганцем
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Мухина Анна Евгеньевна. Химическое осаждение никеля с цинком, вольфрамом, молибденом и марганцем : диссертация ... кандидата технических наук : 05.17.03 / Мухина Анна Евгеньевна; [Место защиты: Иван. гос. хим.-технол. ун-т]. - Иваново, 2008. - 130 с. : ил. РГБ ОД, 61:08-5/351

Содержание к диссертации

Введение

1. Литературный обзор 9

1.1. Химическое никелирование 9

1.1.1. Растворы химического никелирования 12

1.1.2. Структура и физико-химические свойства Ni - Р покрытий 19

1.2. Совместное химическое восстановление ионов нескольких металлов 23

1.2.1. Общие закономерности процесса 23

1.2.2. Осаждение никель-фосфорных покрытий, легированных другими металлами 25

2. Методика исследования 36

2.1. Характеристика применяемых образцов и подготовка поверхности г 36

2.2. Нанесение слоя химического никеля и приготовление раствора никелирования 37

2.3. Контроль качества покрытий 38

2.3.1. Определение толщины покрытия 3 8

2.3.2. Определение пористости покрытий 38

2.3.3. Определение внутренних напряжений осадка 39

2.3.4. Определение коэффициента зеркального отражения 40

2.4. Анализ сплавов на содержание компонентов 40

2.4.1. Анализ сплава Ni - Zn - Р на содержание цинка 40

2.4.2. Анализ сплава Ni - W - Р на содержание вольфрама 40

2.4.3. Анализ сплава Ni - Mo - Р на содержание молибдена 41

2.4.4. Анализ сплава Ni - Мп - Р на содержание марганца 41

2.4.5. Фотометрический метод определения содержания фосфора 42

2.5. Оценка коррозионной эффективности покрытий 42

2.5.1. Импедансный метод оценки показателей коррозии 42

2.5.2. Определение показателей коррозии с помощью ускоренных испытаний 44

2.6. Определение микротвёрдости и износостойкости 44

2.7. Исследование микроструктуры покрытий и рентгеноструктурный анализ . 45

2.8. Электрохимические измерения 46

2.8.1. Определение изменения потенциала образца в процессе металлизации 46

2.8.2. Электрохимическое моделирование процессов осаждения сплавов 47

3. Экспериментальная часть и обсуждение результатов 48

3.1. Исследование процесса осаждения покрытий 48

3.1.1. Сплав никель - цинк - фосфор 48

3.1.2. Сплав никель - вольфрам - фосфор 51

3.1.3. Сплав никель - молибден - фосфор 54

3.1.4. Сплав никель - марганец - фосфор 56

3.1.5. Осаждение сплавов на стальную подложку 58

3.2. Содержание компонентов в сплавах 60

3.3. Измерение потенциалов сплавов 66

3.3.1. Сплав никель - цинк - фосфор 66

3.3.2. Сплав никель - вольфрам - фосфор 70

3.3.3. Сплавы никель - молибден - фосфор

и никель - марганец - фосфор 71

3.4. Электрохимическое моделирование процессов 72

3.4.1. Осаждение сплава Ni - Zn - Р 73

3.4.2. Осаждение сплава Ni - W - Р 76

3.4.3. Осаждение сплава Ni - Мп - Р 78

3.4.4. Осаждение сплава Ni - Mo - Р 83

3.5. Внутренние напряжения осадков 88

3.6. Рентгеноструктурный анализ покрытий 96

3.7. Механические свойства покрытий 101

3.8. Коррозионные свойства покрытий 105

3.8.1. Определение показателей коррозии импедансным методом 105

3.8.2. Определение показателей коррозии ускоренным методом 106

3.9. Микроструктура поверхности 109

Рекомендация для промышленного использования 111

Выводы 115

Список литературы

Введение к работе

Развитие различных областей техники повышает требования к химическим и электрохимическим покрытиям. Раньше эти требования касались главным образом защитных и защитно-декоративных свойств поверхности. В настоящее время возникла необходимость в покрытиях, обладающих высокой электропроводностью, особыми магнитными характеристиками, хорошими антифрикционными свойствами, большой твёрдостью и износостойкостью, высокой коррозионной стойкостью в специфических условиях эксплуатации, каталитической активностью и многими другими свойствами.

Перечень распространённых покрытий из чистых металлов невелик и включает медь, никель, хром, цинк, кадмий, свинец, золото, серебро и платиноиды. Изыскания в области новых материалов показали, что некоторые сплавы обладают гораздо более высокими, чем однокомпонентные покрытия, показателями прочности, износостойкости, твёрдости, а электрические, магнитные и многие другие свойства могут варьироваться в широких пределах и зависят как от состава сплава, так и от способа его получения.

В течение последних лет начата разработка безэлектролизных (химических) методов получения металлических покрытий сплавами из жидких сред. При переходе от электролиза к химическому осаждению исключается потребность в источниках постоянного тока, отпадает необходимость сообщать электрическую проводимость поверхности изделий из неметаллических материалов и обеспечивается возможность нанесения равномерного по толщине осадка при условии равнодоступности раствора ко всей покрываемой поверхности изделия. Преимущество химического и электролитического способов, состоит ещё и в том, что данными способами удаётся получить сплавы с металлами, которые не осаждаются в чистом виде. Так, например, до сих пор не получены из водных растворов вольфрам, молибден, но показана возможность для соосаждения этих металлов при химическом восстановлении с никелем и кобальтом.

При использовании химического способа нанесения покрытий появляется возможность нанесения тонких плёнок с высокой степенью равномерности каталитически активных металлов и их сплавов на неметаллическую подложку, обладающую высокой удельной поверхностью.

Сущность метода химического осаждения заключается в восстановлении металлов из растворов их солей. При этом наряду с исходными солями в раствор вводят восстановители и различные добавки, с помощью которых стабилизируют свойства растворов и регулируют скорость и механизм процесса осаждения. Осаждение металлов происходит при погружении в раствор изделия с каталитически активной поверхностью.

В настоящее время изучена возможность восстановления различных сплавов, однако присутствие в растворе химической металлизации ионов второго металлического компонента сплава, влияние его природы, условий металлизации на состав и структуру получаемого осадка не является вполне объясненным.

Цель данной работы - разработка технологий химического осаждения никель-фосфорных покрытий, легированных цинком, вольфрамом, молибденом и марганцем для расширения их сферы использования.

В связи с этим в работе были поставлены следующие основные задачи:

1. Сопоставить кинетические, электрохимические характеристики процессов осаждения и свойства различных сплавов на основе Ni-P, полученных из растворов, которые отличались друг от друга одним компонентом — солью легирующего металла. В качестве такого раствора был взят хорошо зарекомендовавший себя на практике щелочной лимоннокислый раствор.

2. Выбор режима для получения покрытий Ni-Zn-P, Ni-Mo-P, Ni-Mn-P и Ni-W-P с высокими механическими и коррозионными свойствами, а именно, температуры, скорости процесса, концентрации солей легирующих металлов, а также улучшение внешнего вида покрытий, путём введения добавок в растворы металлизации.

3. Изучение свойств полученных покрытий.

4. Выдача рекомендаций для промышленного использования процесса химического восстановления никеля и его сплавов с Mn, Mo, Zn и W.

Научная новизна работы. На основании накопленного нового фактического материала по химическому осаждению никеля с рядом каталитически неактивных металлов:

- получены и систематизированы данные по влиянию температуры, концентрации солей неактивных металлов, материала подложки на кинетику образования Ni - Р покрытий, легированных Zn, Mo, W и Mn;

- доказано, что включение цинка, вольфрама, молибдена и марганца улучшает коррозионные, механические, химические и другие свойства покрытий;

- проведено электрохимическое моделирование, которое позволило для всех сплавов оценить механизм протекания реакции восстановления;

- впервые получены Ni-Zn-P осадки высокого качества благодаря введению в раствор органических добавок.

Практическая ценность. Предложены технологии осаждения Ni-Zn-P, Ni-Mo-P, Ni-Mn-P и Ni-W-P с повышенными механическими и коррозионными свойствами из аммиачно-цитратного раствора. Выбранный раствор устойчив и довольно стабилен в работе, это значительно упрощает внедрение изученных процессов на гальваническом предприятии. Проведены производственные испытания технологического процесса химического нанесения сплава Ni-Zn-P для металлизации медных, стальных и алюминиевых изделий на ЗАО НЛП и «Кабелыцик+». В работе даны рекомендации для промышленного использования всех изученных процессов.

Достоверность результатов исследования. Результаты диссертационной работы и её выводы являются достоверными, научные положения аргументированы.

Личный вклад. Автором лично получены, обработаны и систематизированы экспериментальные данные, приведённые в данной работе. Постановка задач исследования осуществлялась совестно с научным руководителем, обсуждение экспериментальных данных проводилось совместно с руководителем и соавторами публикаций.

Структура и физико-химические свойства Ni - Р покрытий

Внешний вид. Осадки никеля, получаемые из кислых растворов, имеют гладкую блестящую поверхность. Покрытия, осаждаемые из щелочных растворов, имеют менее блестящую поверхность. Добавление в растворы блескообразующих веществ повышает блеск и отражательную способность покрытий [5].

Структура. Согласно данным исследования Шолдера и Геккеля [36], фосфор в химически восстановленном никеле находится не в виде фосфида, т.е. производного фосфористого водорода, а в виде соединения интерметаллического типа. Несмотря на то, что эти соединения не являются собственно фосфидами, есть основания полагать, что осадок не является однофазным, а в нём, наряду с фазой фосфида, содержится и свободный никель, вернее твёрдый раствор фосфора в никеле. Подобное строение осадка существенным образом определяет все свойства покрытий, в частности их химические свойства. При учёте этого строения становится понятным характер изменений физических свойств, наблюдаемых в процессе нагревания осадка.

Установлено, что помимо фазы твёрдого раствора фосфора в никеле (гексагональная, плотная упаковка), существует ряд химических соединений состава Ni3P, N15P2, №гР. При нагревании аморфный осадок переходит в кристаллическое состояние. Этот процесс необратим. Так, в процессе нагрева в вакууме при температуре свыше 300С происходит превращение исходной структуры в двухфазную, состоящую из фазы Ni3P и фазы твёрдого раствора (внедрения) фосфора в Р —Ni с гранецентрированной кубической решёткой (ГЦК). С увеличением температуры нагрева количество фазы Ni3P возрастает за счёт распада твёрдого раствора [1,7].

Наблюдается слоистость покрытия, которая объясняется изменением концентрации фосфора по толщине слоя осадка. После нагрева до 700С и более слоистость в осадках исчезает, происходит дальнейшее укрупнение размеров частиц Ni3P. При нагреве покрытий фосфор диффундирует из них в основной металл, на границе которого образуется новая фаза, вероятно, фосфида железа Fe3P. В процессе химического никелирования в осадок включается водород. Следует отметить, что в покрытиях, полученных химическим способом, водорода в несколько раз меньше, чем в гальванических покрытиях. Содержание водорода возрастает с увеличением толщины покрытий, причём в покрытиях, полученных из кислых растворов, водорода на 50% больше, чем в покрытиях из щелочных растворов. Водород оказывает вредное влияние на прочностные характеристики никелированных изделий, поэтому его надо удалять из осадков путём нагрева.

Прочность сцепления покрытия с основным металлом. Прочность сцепления никель-фосфорного покрытия с основой непосредственно после осаждения сравнительно невелика. На адгезию покрытия влияет не только подготовка поверхности, но и сам раствор. Покрытия из щелочного раствора более прочно связаны с основой, чем из кислого. Однако даже в оптимальных условиях детали, покрытые химическим никелем, не должны испытывать силовых нагрузок при эксплуатации.

Термообработка никелированных деталей способствует повышению адгезии покрытия с основой вследствие диффузии никеля и фосфора в основной металл с образованием переходного диффузионного слоя. Максимальная прочность сцепления достигается в результате нагрева покрытия при температуре 400-500С в течение 1 ч.

Пористость. Основной характеристикой, определяющей защитные свойства покрытий, является их пористость. Ni — Р-покрытия - катодные по отношению ко многим машиностроительным материалам (таким, как сталь, алюминиевые сплавы и др.). Установлено, что химические Ni-P-покрытия менее пористые, чем покрытия той же толщины, но полученные электрохимическим способом. При определении пористости никелевых покрытий различной толщины было обнаружено [6], что химически восстановленные никелевые покрытия толщиной 8-10 мкм по пористости соответствовали электролитическим осадкам толщиной 20 мкм.

Для снижения пористости Ni-P-покрытий рекомендуется слой заданной толщины нанести в несколько приёмов. Однослойное покрытие толщиной слоя 18 мкм имело 1100 пор/дм2. Покрытие такой же толщины, нанесённое в два приёма имело 29 пор/дм [5]. Это объясняется тем, что перерыв процесса и промежуточная обработка покрытия приводят к образованию новых центров кристаллизации, благодаря чему происходит перекрытие пор в нижележащих слоях.

Нанесение слоя химического никеля и приготовление раствора никелирования

Соли ZnCl2, Na2W04, MnCl2-2H20, M0O3 и органические добавки вводили в готовый раствор никелирования. 0,02 М раствор МоОз готовили следующим образом: МоОз полученный прокаливанием при 70С в течении 3 часов н-молибдата аммония, растворяли в горячей дистиллированной воде с добавлением аммиака.

Процесс проводили в термостойком стакане в термостате марки VTV-2/77 при температуре (70-90)±2С. Процесс восстановления никеля на меди инициировали прикосновением на несколько секунд меди с более электроотрицательным металлом, в частности А1. Образцы после каждой операции промывали в проточной и дистиллированной воде, а после обезжиривания сначала в горячей воде, а затем в проточной и дистиллированной. После покрытия промывали и сушили на воздухе.

О качестве подготовки поверхности образцов перед нанесением покрытия судили визуально. Никелевое покрытие оценивали по толщине, механическим свойствам, блеску, пористости, внутренним напряжениям осадка, коррозионным свойствам.

Толщину химически осаждённого покрытия определяли по привесу: взвешивали изделия до и после покрытия. В расчетах учитывали убыль массы подложки в процессе подготовки поверхности.

Взвешивание проводили на аналитических весах марки ВЛР-200, точность измерения 0,001г. Толщины рассчитывали по формуле: _ AfflxlQ4 Ме j Г , мкм аМе Х где Дш —привес металла,г; dMe- удельный вес металла, Ni.P=7,95 г/см3. S - покрываемая поверхность, см2. В ряде исследований использовали торсионные весы (предел измерения 0 - 1000 мг, Польша), их особенностью является то, что взвешивание можно проводить не прерывая опыт.

Пористость покрытий определяли методом наложения: на покрытие накладывали фильтровальную бумагу, смоченную индикаторным раствором. Состав раствора, г/л: K3Fe(CN)6 - 10; NaCl - 20. Время выдержки 5 минут, синие точки на бумаге - поры до стальной подложки. Пористость определяли путём подсчёта пор (на высушенной фильтровальной бумаге) приходящихся на 1 см2. По данным нескольких (5 - 7) подсчётов рассчитывали среднее количество пор на 1 см" [82].

Для измерения внутренних напряжений (ВН) применяли метод деформации гибкого катода [83]. Сущность метода состоит в следующем: один конец образца жёстко закрепляется в прямоугольном электролизёре с прозрачными стенками, другой - с помощью окуляра и миллиметровой бумаги, прикрепленной к стенке электролизёра, противоположной окуляру, фиксируется на нулевой отметке.

Нерабочую сторону образца равномерно изолировали. Осаждение проводили на отожжённую медную фольгу толщиной 21,5 мкм. В процессе осаждения металла образец изгибается при напряжении сжатия в сторону покрытия, при напряжении растяжения - в противоположную сторону.

Отклонение образца (X) замеряли в течение определённого времени через промежутки 10; 20; 30 и т.д. минут. На основании этих данных строили кривые зависимости изменения ВН от времени осаждения. По данным скорости осаждения определяли толщину покрытия, соответствующую вышеприведенным периодам времени и строили зависимости изменения ВН от толщины покрытия.

Внутреннее напряжение (ВН) рассчитывали по формуле: PH-lExh xX Ш Ъ h2xl2 где "-модуль упругости материала катода, [84] ГПа; =110-130 ГПа; h\ и / —соответственно толщины основы и покрытия, мм; /—длина участка катода с покрытием, мм; Х-отклонение конца образца, мм.

Импедансный метод оценки показателей коррозии

При электрохимическом моделировании использовали два фоновых раствора: для изучения анодного процесса - раствор содержал все компоненты электролита кроме соли никеля, а для изучения катодного процесса - раствор содержал все компоненты электролита кроме гипофосфита натрия. При электрохимическом моделировании сплавов Ni-Mo-P и Ni-Mn-P также использовали рабочий раствор металлизации.

Измерения проводили потенциостатическим методом в ячейке ЯСЭ - 2. В качестве рабочего электрода использовали медный точечный электрод, покрытый химически осаждёнными сплавами, в качестве электрода сравнения применяли хлоридсеребряный электрод типа ЭВП - 1М1, а в качестве вспомогательного - платиновый. Рабочий электрод сразу после никелирования и промывки в дистиллированной воде помещали в термостатированную ячейку ЯСЭ - 2, заливали исследуемые растворы и погружали вспомогательный Pt-электрод. Температура составляла 80 ± 2 С. После чего проводили измерения потенциала с помощью импульсного потенциостата ПИ-50-1-1 и фиксировали силу тока, используя миллиамперметр марки М 253.

Электрохимические покрытия сплавами вольфрама, молибдена, цинка и марганца с металлами подгруппы железа обладают рядом ценных свойств. Осадки этих сплавов осаждаются при определённых условиях блестящими, не тускнеют на воздухе, обладают хорошей химической стойкостью и высокими механическими качествами: твёрдостью и износоустойчивостью (W и Мо), повышенной коррозионной стойкостью (Zn) и высокой коэрцитивной силой (Мл). Химические сплавы на основе никеля имеют ряд преимуществ по сравнению с электрохимическими, поэтому перспектива их развития очевидна.

Исследование процесса осаждения покрытий Многочисленные исследования процесса химического никелирования показали, что скорость восстановления никеля сложным образом зависит от температуры, концентрации компонентов раствора, плотности загрузки изделий в раствор. Из [40] известно, что на скорость химического осаждения компонентов сплава влияют каталитические свойства металлов. Цинк, вольфрам, молибден и марганец не являются металлами, способными катализировать окисление иона гипофосфита и при включении их в покрытие скорость осаждения значительно снижается. На первом этапе исследования изучили процесс осаждения сплавов на медную подложку, активированную алюминием.

В работах [7, 65] отмечается, что даже незначительное введение в раствор химического никелирования солей цинка ухудшает внешний вид покрытия. С целью улучшения структуры и внешнего вида осадка опробовано введение в раствор различных выравнивающих и блескообразующих добавок, обычно используемых при электрохимическом цинковании. Обнаружено, что две комплексные добавки Ликонда ZnSR А и Ликонда ZnSR В (далее добавки А и В) при их совместном присутствии значительно улучшают качество Ni-Zn-P покрытий. При изучении влияния этих добавок на процессы осаждения Ni-P и Ni-Zn-P покрытий выяснено, что большое значение имеет не только количество вводимых добавок в раствор, но и их соотношение.

При химическом осаждении Ni-Zn-P по сравнению с Ni-P сплавом скорость процесса снижается в 2-3 раза, при этом с увеличением количества вводимых добавок А и В при всех соотношениях (Сд:Св) скорость осаждения не меняется (рис. 3.1). Таким образом, добавки А и В не влияют на скорость осаждения. Увеличение концентрации добавки В больше 2 мл/л, а добавки А больше 4 мл/л приводило при нагревании к нестабильности раствора, кроме того на поверхности осадка через 20 мин восстановления появлялись «маслянистые пятна». Наиболее светлые, мелкозернистые Ni-Zn-P покрытия, не уступающие по внешнему виду Ni—Р покрытиям, осаждались при введении в раствор добавки А в количестве 4 ± 1 мл/л, а добавки В в количестве 2 ± 0,5 мл/л (оптимально 4 и 2 мл/л соответственно), т.е. при соотношении 2:1. При дальнейших исследованиях использовали раствор, содержащий именно такие концентрации добавок. Увеличение концентрации аммиака до 100 мл/л позволило также улучшить внешний вид осадка, полученного из раствора, содержащего соли никеля и цинка. В дальнейших опытах по осаждению Ni-Zn-P содержание NH4OH в растворе металлизации составляло 100 мл/л.

Из рис. 3.2 видно, что при увеличении температуры скорость осаждения сплава Ni-Zn-P увеличивается, причём при изменении температуры от 70 до 80 С влияние роста температуры не столь значительно, как при изменении температуры от 80 до 90С. Во всех случаях с ростом температуры от 70 до 90С скорость увеличивалась практически в 2-3 раза, и чем меньше в растворе содержалось солей цинка, тем больше ускорялся процесс осаждения сплава. При всех температурах с увеличением концентрации ZnCl2 в растворе происходит уменьшение скорости осаждения. Это связано с тем, что Zn включаясь в покрытия, уменьшает каталитические свойства поверхности никелевого осадка, при этом уменьшается скорость окисления гипофосфита, уменьшается скорость восстановления никеля, а значит и сплава. Полученные данные подтверждают результаты работы [65], где показано, что при увеличении концентрации соли цинка в растворе скорость окисления гипофосфита натрия уменьшается.

Измерение потенциалов сплавов

Электрохимический механизм каталитической реакции возможен в случае окислительно-восстановительной реакции, когда происходит переход электронов, а катализатором является поверхность находящегося в растворе металла. Согласно электрохимическому механизму катализатор служит проводником электронов, облегчающим их переход от восстановителя к окислителю. В этом случае каталитический процесс слагается из двух отдельно сопряжённых электрохимических реакций: анодного окисления восстановителя (переход электронов восстановителя к катализатору) и катодного восстановления окислителя (переход электронов из катализатора к окислителю). При сопряжении катодных и анодных процессов в отсутствие внешнего тока в системе устанавливается стационарное состояние, при котором абсолютные значения катодной и анодной плотности тока равны, а металл приобретает смешанный потенциал рм. Плотность тока jm, соответствующая смешанному потенциалу определяет скорость химического превращения веществ, которые участвуют в каталитическом процессе. Характер протекания анодной и катодной стадии по отдельности может быть представлен с помощью поляризационных кривых - катодной и анодной. Если области потенциалов, в которых идут оба процесса, перекрываются, то, возможно, протекание реакции по электрохимическому механизму. При электрохимическом моделировании использовали два фоновых раствора: для изучения анодного процесса — раствор содержал все компоненты электролита кроме соли никеля, а для изучения катодного процесса - раствор содержал все компоненты электролита кроме гипофосфита натрия [7]. В последние годы появилось много работ [67, 96, 98-101], посвященным электрохимическому моделированию процесса химического никелирования.

Схему реакции химического никелирования можно представить следующим образом [2]: анодный процесс: Н2Р02- + Н20 - Н2РОз_ + Надс + БҐ + е (1) катодные процессы: Ni2+ + 2e- Ni (2) Н2Р02" +2ЇҐ+ е - Р + 2Н20 (3) ІҐ + 2е - Н2 (4) Сопряжение реакций (1) и (2) даёт суммарную реакцию восстановления никеля: Ni2+ + 2 Н2Р02" + 2Н20 - Ni + 2 Н2Р03" + Н2 + 2 ІҐ (5) Сопряжение реакций (1) и (3) даёт реакцию образования фосфора: 2 Н2Р02" + Н " + - Р + Н2Р03" + ІҐ + Н20 (6)

Скорость анодной (1) и катодной (2) реакции в отдельных системах значительно ниже, чем скорость каталитического восстановления никеля(П). Однако считается, что при их совместном протекании в условиях растворов никелирования, механизм в основном сохраняется, а реакции взаимно ускоряются. Отмечается также, что скорость анодного окисления гипофосфита на никеле мало зависит от потенциала никеля [102]. Осаждение сплава Ni - Zn — Р

Добавки А и В в растворах фона смещают равновесный потенциал окисления гипофосфита ф н в область отрицательных значений (табл. 3.5, рис. 3.18), что говорит о небольшом каталитическом эффекте воздействия их на лимитирующую стадию окисления гипофосфита натрия. Введение в раствор солей цинка нивелирует каталитическое действие добавок (табл. 3.6). В то же время при введении в растворы фона как одних добавок, так и вместе с солями цинка, наблюдается снижение скорости анодного окисления гипофосфита. Скорость катодного восстановления металлов значительно возрастает в присутствии добавок А и В, но снижается при добавлении солей цинка. В реальном процессе введение добавок практически не изменяет скорость осаждения металлов, а в присутствии хлорида цинка уменьшается, в частности, при концентрации 3 г/л ZnCl2 в растворе скорость осаждения сплава снижается более чем в 2 раза. Таблица 3.5 Влияние концентраций добавок на электрохимические характеристики реакций (tnp.= 80 С) Название добавки с, мл/л Фан В Ч 2 В Без добавок 0 -0,65 -0,33 Добавка А Добавка В 4 2 -0,69 -0,32 Добавка АДобавка Вхлорид цинка 4 2 3 -0,66 -0,39

Представленные парциальные поляризационные кривые анодного окисления гипофосфита и катодного восстановления металла, полученные в растворах фонов, пересекаются при потенциале фм, и соответствуют плотности тока jM. Это говорит о том, что в принципе протекание процесса химического никелирования на меди возможно и некоторую долю участия в каталитическом процессе может принимать электрохимический механизм.

При рассмотрении парциальных кривых (табл. 3.6, рис. 3.18) чётко прослеживается, что при введении добавок А и В как отдельно, так и совместно с ионами цинка смешанный потенциал (фм) смешается в область положительных значений, причём, когда вводим одни добавки в раствор, смешанный потенциал изменяется более значительно.

Похожие диссертации на Химическое осаждение никеля с цинком, вольфрамом, молибденом и марганцем