Введение к работе
Актуальность работы. Повышение эффективности производства, качества продукции и уменьшение материалоемкости изделии >> области злектроосаждеиия металлов связано' с разработкой и цр".нс ненжем сплавов, в частности сплавов индия, взамен чистых металлов, которые, как правило, не могут обеспечить неоьхопимых і-юз-pocbwx требований.
Элс»си'>Ог'Штические покрутни сплавами индия благодари своим
специфическим и высоким Физико-механическим и химическим свои
ствам представляют интерес для промышленности в качестве.легко
плавких припоев, антифрикционных, и износостойких ПОКРЫТИИ сколь
зящих контактов с низкий значениен переходного сопротивления .
аптїжоррозионннх покрытии в среде смазочных насел и продуктов
ил сгорания. - ,
изучение процессов электроосаагдения индия и кадмия из не-гготорах растворов обусловлено определенный теоретическим инте -рэсок и одновременно необхОдиностью исследовать данные электролиты . поскольку они используется для осаждения сплавок.
Актуальным в теоретической и практическом плане является )<опро<: получения математических зависимостей ндияния -'состл»ы раствора и режима электролиза на катодный выход по току чистого металла или состав осаждаемого двухкомпонептного сплава . полученных на основе современных представлении о кинетике осахлетач металлов й выделения водорода. Полученные уравнения позволяют более эффективно использовать электроэнергии о'сутестп.чять управление составом сплава , качеством покрытия и способствоват.--более глубокой очистке металла от принесен при его ра»инлрон.ч-пии. При наличии математических зависимостей катодного нт от плотности тоїса . температуры . рН .. концентрация разрихахапегосн иона металла и других компонентов электролита обеспечивается
ВОЗМОЖНОСТЬ ОСУШеСТВЛЯТЬ ОПТИМИЗаПИЮ ТехНОЛОГИЧеСКОГО Г1ГОИРГС.І.
Настоящая работа , посвяшешіая решению указанный выше проблей, является крупным научно-техническим обобшением, имеет вяленое народнохозяйственное значение , направлена на повышение качества , надежности и долговечности изделии и эффективности использования цветных металлов.
Цель работы. Исследование закономерностей осаждения индия и его
сплавов , разработка электролитов и режимов осаждения покрытии
индием и его двойными сплавами с получением необходимых физико-
кеханических свойств покрытий. . .
Обнаружить и'изучить новые закономерности.совместного раз-, ряда аа катоде индия, иона водорода и второго металла и дать ин
научное обоснование .
Осуществить на основании соврємєшшх теоргти»ієскя5 upcz-ставленим о кинетике разряда ионов металлов и водорода вывод уравнении зависимости катодного выхода по току чистого, ис-талла и состава двухко.чпоыеятного сплава . в тон числе . etsra один из металлов осаждается в виде примеси . от состава электрагагга (концентрации разряжающихся ионов" металлов . лиганда . ковера-ностно-активного веаестза) и режима электролиза (температур», плотности тока и рН>. .
Подтвердить правильность полученных завис иностеи данными по исследованию злектроосзхдец'ля икакя . его двонгоіх сплавов и известными давании для другій: сплавов.
Научная новизна. Впервие иодучены качестветше покрытия иядиєй а исследована кинетика его осаждении из аминачпо-шггратного . ацетатного и усовершенствованного пироФосФатиого электролитов.
йсследоваи процесс злгктроосаадепия кадмия из ацетатного раствора.
Разработаны новые электролиты ио эяектроосахдешт двойках сплавов индия с палладием . никелем . кадмием . одовзи, сваж-іс;; и хронсм. Исследовано влияние реззнза электролиза » состава раствора на качество . состав и Фазико-кезлническве свойства покрытия сплавами.
изучены закономерности совместного злектроосагдешга индия с указанными вше металлами . Установлено , что индий выделяется в сплав с пеполяризаішеи и только при совнестнок осаждении с оловом со свертшодяризациеи.
На основании современных теоретических представлении о кинетике разряда ионов металла и водорода впервые подучены уравнения зависимости катодного выхода по току чистого металла от состава электролита (концентрации разряжающихся ионоз металлов, лигаида, повержвоство-активного вещества) и режима электролиза (тенпературы. плотности тока и рН).
Осуществлен более точный вывод уравнений зависимости состава двухкомпонентного сплава, в той числе . если один из металлов осаждается в вяае принеси, от состава электролита (концентрации Разряжающихся жовов иетаддов) и режима электролиза (температуры и плотности тока).
Впервые полупены уравнения -зависимости соотковеккя содержания кетадлов в сплаве от концентрации лкгапда . поверкностко-зктивного вешества я от РН эдектрожита.
Впервые подучены уравнения , оаисыва&зше содержание пркяеек в катодном осадке чистого металла отрНи температура электро -лита.
Установлена непосредственная связь незду вшіодон во току
чистого металла или составом сплава и коэффициентами переноса процессов разряда ионов кетзллов и водорода, энергией активации данных процессов . константой нестойкости комплексов; из которых происходит разряд иона металла Ґ'и адсоронруемостью новерх-яостно-активного вешества.
Правильность полученных зависимостей подтверждена резуль
татами исследования электроосаждения кадмия , индия , двойных
сплавов индия и известными данными для других сплавов.
Практическая значимость работ. На основании проведенных иссле
довании разработаны технологические процессы электроосахления
индия из амниачно-цитратного и пирофосфатного растворов, кадмия
и индия из ацетатного электролита. 'у
Провёпеннче исследования позволили разработать акниач-но-тзртратнни и аммиачно-пмтратныи электролите осаждения сила -ва палладий-индий, аммиачяо-цитратныи , концентрированный и разбавленный ацетатные электролиты осаждения сплава никель-индии . тартратно-шелочіше растворы электроосахления сплавов индия с оловом, кадмием и свинцом, ацетатный электролит получения спла-sa кндии-кадмий , тетрахроматный электролит'и раствор на основе крона (3) для электроосахления сплава хром-индий .
Разработаны технологические прбиессы электроосаждения индия и его двойных сплавов необходимого состава и с заданными Фнзико-механическими свойствами.
Легирование олова , свинца , кадмия и никеля индием снижает температуру пларленйя и повышает коррозионную стойкость, а вне дение индия в никель и палладии обеспечивает повпсіение износостойкости и микротвердости , снижение внутренних напряжении и более высокие антифрикционные своиства при сохранении низкого значения переходного электросопротивления.
Сплавы ішдия иозлю рекомендовать в качестве коррозиошюстои-кого покрытия (индий-никель) . покрытия под пайку (сплавы индия с оловом . кадмием , свинцом и никелем) . антифрикционных покрытии (СНЛЛІІІ1 с никелем , свинцом и палладием) и износостойких покрытии сплавами индия с палладием и никелем с низким переходным сопротивлением.
Использование" сплавов индия с приведенными выше металлами позволяет повысить качество надежность и долговечность изде -лии , а также снизить расход цветных металлом.
Процессы электроосаждения сплавов индия с палладием , оло-вон и свинпом внедрены на Пензенских заводах с годовым экономическим эффектом ?.Ь. 65 млн. РУО.
Полученные уравнения зависимости катодного школа по току чистого металла или состава двухкомнонентного сплава, » том чпе-
ле , если один из металлов осаждается в виде принеси, от состава электролита (концентрации разряжающихся ионов неталлов , ля-ганда ',, поверхностно-активного вешества) и релина электролиза (тенпературы, плотности тока и рН) . позволяют проводить оптимизацию технологических процессов на основе соврененных теоретических представлении 6 кинетике электроосахдения металла и выделения водорода, осушествлять управление состапон сплава . качеством покрытия и спосооствовать более глубокой очистке металла от примесей при его рафинировании.
Апробация"работы. Натериалы диссертации докладывались и обсуждались на научно-технических сенинарах. проводимых. Московским (1978. i960.1982, 1986. 198В, 1991 и 1992 гг. ),-Ленинградским (1984 Г. ) И Пензенский (1979,1980.1981.1963. 1987 - 1989. 1992. 199. 199b гг. ) домами научно-технической пропаганды, на Всесоюзной научно-технической конференции "Зашита оборудования и изделий химического и нефтехимического машиностроения" (Пёкза. 1988 г.). на республиканской научно-технической конференции "Современные методы зашиты металлов от коррозии" (Уфа.1988 г. J . на 8-й Всесоюзной конференции по электрохимии (Черновцы,1988 г. К на межреспубликанской научно-технической конференции "Прогрессивные технологий электрохимической обработки металлов и экология гальванических производств" (Волгоград , 1990 г.), на 6-й конференции "Поверхностно-активные вешества и сырье для их производства" (Белгород, 1992 г.), на международных конференциях "Гаяьванотея-ника-93" и "Гальванотехника-95" (Носква. 1993 и 1995 гг.) и на 9-н Всероссийской совешании "Совершенствование технологии гальванических покрытии* (Киров , 1994).
Публикации: По теме диссертационной работы опубликовано 68 пе
чатник Работ , в том числе 3 авторских свидетельства и моно
графия "электроосаждение . свойства а область йриненения индия
и его двойных сплавов", издательство Пензенского политехничес
кого института, 1993 г., 8* с.
Объен и структура работы. Диссертаїшонная работа изложена на 2J5 страницах , содержит 101 рисунок . 24 таблицы и состоит из введения . главы , посвяшенной литературному обзору по электроосаждению индия и его сплавов .' четырех экспериментальных глав, вывода, приложения и списка литературы из 422 библиографических наименовании на 30 страницах.
На зашиту выносятся. Вывод новых уравнений зависимости катодного еыходэ по току чистого неталла от состава электролита (конпен -траний разряжающихся ионов металлов, лиганда , поверхностно-активного веаества) и режима электролиза. (температуры . плотности тока и рН).
. " .4
Уточиеивыи вывод уравнении зависимости состава двокомпонентного сплава от концентрации разряжающихся ионов металлов, температуры и плотности тока.
Нонке уравнения зависимости соотношения содержания металлов з сплаве от концентрация лиганда поверхностно-активного веяества и от: гн электролита.
Вывод уравнений зависимости состава двухкомпонентного сплава от концентрации разряжающихся ионов металлоз . температуры , плотности тока , рН . скорости протекания электролита и высоты катода при условии . что второй металл осаждается на предельном диффузионном токе. Использование данной зависимости для расчета р*ягркапчя принеси в катодном осадке. . .'"...
Результаты исследования по электроосажпению ипдия из нопых
йгккачно-питратного , ацетатного и усовершенствованного пиро-
осфатного электролитов. - »
Новые электролиты и результаты' исследования по совместному з#ёктроосахдению и влиянию режима электролиза и состава раство-. ?з на качество . состав и Физико-механические свойства покрытия гплавами индия'с палладием из аммиачно-тартратного и амниачно-ягтратного электролитов.
Результаты исследования по электроосаждению индия с никелем тз амниачно-дитратного и ацетатного растворов .
Исследование электрохимического осаждения сплава ишши-кал-іий из тартратно-ыелочного и ацетатного электролитов.
Новые данные по совместному катодному - осаждению индия с >ловом и свинцом из тартратно-шелочного раствора! .
Результаты исследования по электроосаждению индия с хромом із тетрахронатного раствора и электролита на основе трехнзлент-юго хрома.
