Введение к работе
Актуальность темы. Технология нанесения покрытия гальваническим способом является наиболее распространенной, так как обладает рядом преимуществ: высокой скоростью процесса, равномерностью нанесения покрытия, возможностью управлять свойствами покрытия путем изменения режимов электролиза и состава раствора. Повышение эффективности производства, качества изделий приборостроения и машиностроения неразрывно связано с электрохимическим осаждением металлов. Никель и цинк благодаря своим физико-механическим и химическим свойствам достаточно широко используются в различных отраслях промышленности.
Несмотря на достаточно большое количество известных и применяемых в промышленности электролитов никелирования и цинкования, продолжаются работы, направленные на совершенствование существующих и разработку новых электролитов, что обусловлено возросшими требованиями производства и необходимостью экологической безопасности производства.
В связи с этим наибольший интерес представляют работы, связанные с необходимостью решения экологических проблем. Электроосаждение никеля и цинка из растворов, содержащих молочную кислоту, позволяет решить данную проблему. Поскольку используемая в данной работе молочная кислота применяется при производстве кондитерских изделий, в производстве мяса и мясопродуктов, безалкогольных напитков, пива и кваса, при консервировании плодов и овощей и в ветеринарии и птицеводстве, то, следовательно, она малотоксичная. Предельно допустимая концентрация (ПДК) молочной кислоты в воде водоема хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования 0,9 мг/л. Тогда как ПДК борной кислоты, которая используется в стандартных электролитах цинкования и никелирования, для водоемов, используемых в рыбохозяйственных целях, равна 0,1 мг/л
Поэтому исследование лактатных электролитов для получения покрытий никелем и цинком и изучение физико-механических свойств покрытий является актуальной задачей.
Цель работы: разработать экологически малотоксичные технологии электроосаждения покрытий никелем и цинком из лактатных электролитов и установить роль молочной кислоты в указанных электролитах. А также изучить кинетические закономерности электроосаждения никеля и цинка, исследовать свойства покрытий никелем и цинком.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
-
разработать составы лактатных электролитов для электроосаждения качественных покрытий никелем и цинком;
-
определить условия (плотность тока, рН, температуру и др.) получения качественных покрытий никелем и цинком;
-
изучить влияние режима электролиза и состава лактатного электролита на катодный выход по току и качество покрытий никелем и цинком;
-
определить оптимальные режимы электролиза и составы лактатного электролита для электроосаждения покрытия никелем и цинком;
-
исследовать кинетические закономерности процесса электроосаждения никеля и цинка из кислых лактатных электролитов;
-
исследовать некоторые физико-химические и электрические свойства покрытий никелем и цинком.
Научная новизна работы:
-
Впервые установлено влияние состава электролита и режима электролиза на катодный выход по току и качество покрытий никелем и цинком, осажденных из кислых лактатных электролитов.
-
Определены составы электролитов на основе молочной кислоты, для электроосаждения качественных покрытий никелем и цинком, позволяющие уменьшить затраты на утилизацию промывных вод и отработанных электролитов.
-
Впервые исследованы кинетические закономерности электроосаждения никеля и цинка из кислых лактатных электролитов.
-
Установлено, что покрытия данными металлами обладают достаточно высокими антикоррозионными свойствами, хорошей паяемостью, низкой микротвердостью, достаточно высокой износостойкостью и антифрикционными свойствами, низким переходным электрическим сопротивлением.
Практическая значимость работы:
-
Разработаны стабильные малотоксичные (лактатные) электролиты и технологические процессы, позволяющие получать высококачественные покрытия никелем и цинком с высоким выходом по току.
-
Изучены физико-механические и коррозионные свойства осажденных покрытий никеля и цинка.
-
Способы нанесения гальванических покрытий никелем и цинком защищены патентами РФ № 2354756 и № 2400570 соответственно.
-
Лактатный электролит осаждения никеля прошел промышленное испытание и внедрен на ООО «Мета-Кузнецк».
На защиту выносятся следующие положения:
-
Результаты исследований влияния составов электролитов и режима электролиза на качество и катодный выход по току никеля и цинка из кислого лактатного электролита.
-
Экспериментальные данные по изучению кинетических закономерностей электроосаждения никеля и цинка.
-
Результаты исследований физико-химических, коррозионных и электрических свойств покрытий никелем и цинком.
-
Экологически малотоксичные технологии электроосаждения покрытий никелем и цинком из лактатных электролитов.
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на IV Международной научно-практической конференции (г. Кузнецк, 2007), 5-й и 6-й международных конференциях «Покрытие и обработка поверхности. Качество, эффективность, конкурентоспособность» (г. Москва, 2008, 2009, 20011), Международном симпозиуме «Надежность и качество» (г. Пенза, 2008), XIII Международной научно-практическая конференция «Современные технологии в машиностроении» (г. Пенза, 2009), V и VI всероссийских научно-практических конференциях «Защитные и специальные покрытия и обработка поверхности в Машиностроении и приборостроении» (г. Пенза, 2008, 2009, 2010).
Личный вклад автора в проведение исследований состоит: в установлении влияния состава электролита и режима электролиза на катодный выход по току и качество покрытий никелем и цинком; получении экспериментальных результатов и объяснении совместно с руководителем результатов исследования кинетических закономерностей электроосаждения никеля и цинка из кислых лактатных электролитов; разработке технологии электроосаждения никеля и цинка из исследуемых лактатных электролитов.
Публикации: по теме диссертации опубликовано 16 печатных работ,
в том числе две статьи в изданиях, рекомендованных ВАК, и два патента РФ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения,
четырех глав, общих выводов, списка литературы (139 наименований). Материал диссертации изложен на 116 страницах машинописного текста, включает 27 рисунков, 8 таблиц и 3 приложения.
