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

Разработка метода интегрального электрохимического контроля металлических гальванопокрытий Черепанов Игорь Сергеевич

Разработка метода интегрального электрохимического контроля металлических гальванопокрытий
<
Разработка метода интегрального электрохимического контроля металлических гальванопокрытий Разработка метода интегрального электрохимического контроля металлических гальванопокрытий Разработка метода интегрального электрохимического контроля металлических гальванопокрытий Разработка метода интегрального электрохимического контроля металлических гальванопокрытий Разработка метода интегрального электрохимического контроля металлических гальванопокрытий Разработка метода интегрального электрохимического контроля металлических гальванопокрытий Разработка метода интегрального электрохимического контроля металлических гальванопокрытий Разработка метода интегрального электрохимического контроля металлических гальванопокрытий Разработка метода интегрального электрохимического контроля металлических гальванопокрытий Разработка метода интегрального электрохимического контроля металлических гальванопокрытий
>

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

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

Черепанов Игорь Сергеевич. Разработка метода интегрального электрохимического контроля металлических гальванопокрытий : Дис. ... канд. хим. наук : 05.17.03, 05.11.13 : Ижевск, 2004 109 c. РГБ ОД, 61:05-2/58

Содержание к диссертации

Введение

ГЛАВА 1. Электрохимические методы исследования состава и свойств металлических покрытий 10

1.1. Структура и свойства гальванопокрытий

1.2. Электрохимические методы исследования покрытий ... 12

1.2.1. Определение толщины металлопокрытий методом

локального электрохимического анализа при линейном изменении напряжения хч

1.2.2. Потенциостатический метод определения толщины покрытий в условиях локального электрохимического анализа

1.2.3. Гальваностатический метод определения параметров покрытии х'

1.2.4. Кулонометрический вариант анализа покрытий 1

1.2.5. Аппаратура электрохимических методов анализа покрытий 1"

1.3. Анализ задач, возникающих при электрохимическом

исследовании состава и свойств гальванопокрытий 23

1.4. Выводы 28

Глава 2. Методика проведения эксперимента 29

2.1. Оборудование для электрохимических измерений и условия нанесения гальванопокрытий 29

2.2. Исходные зависимости для расчета целевых параметров гальванических покрытий 39

2.3. Оценка метрологических характеристик метода

2.4. Выводы 43

ГЛАВА 3. Разработка устройств интегрального электрохимического контроля гальванопокрытий 44

3.1. Конструктивные решения электрохимических датчиков 44

3.2. Разработка модели электрохимических процессов при контроле гальванопокрытий 57

3.3. Выводы , 68

ГЛАВА 4. Реализация разработанных методик и средств контроля в приложении к промышленным образцам 70

4.1. Контроль параметров покрытий на сложно рельефных металлических образцах 70

4.2. Изучение коррозионных свойств металлических покрытия методом интегрального электрохимического контроля 72

4.3. Контроль параметров многослойных металлических покрытий и покрытий гальваническими сплавами 78

4.4. Повышение точности измерений реализацией интегрального электрохимического контроля покрытий с предварительной катодной обработкой поверхности 81

4.5. Оценка линейного износа металлических покрытий методом интегрального электрохимического

контроля ... 86

4.6. Выводы 91

Заключение 93

Литература

Введение к работе

Актуальность темы.

Свойства современных материалов, используемых в машиностроении,
приборостроении и электронной технике в значительной степени зависят от
их состава. Эти материалы должны обладать комплексом свойств, анализ
которых требует дифференцированного подхода к изучению их
эксплуатационных характеристик. Как показывают работы ряда
исследователей, необходимую аналитическую информацию можно получить
при помощи сравнительно простых и доступных методов контроля, которые
объединяются под общим названием электрохимического

декристаллизационного анализа твердофазных объектов. Поэтому разработка электрохимических методов контроля металлических материалов представляется актуальной; особую значимость при этом имеет контроль гальванических покрытий, поскольку они являются наиболее приемлемым способом защиты металлов от коррозии в производственных условиях, улучшения их поверхностных свойств. При этом следует отметить, что контроль гальванических покрытий осложняется их структурной неоднородностью, наличием дефектов, возникновением фазовых слоев продуктов взаимной диффузии компонентов на границе покрытие -подложка. Для оценки параметров гальванопокрытий с учетом вышеперечисленных эффектов требуется разработка методов контроля интегрально по всей площади поверхности с учетом геометрических особенностей объектов. Таким образом, исключительно важно иметь информацию о состоянии всей поверхности покрытия, которая может быть представлена посредством ее картографирования по экспериментальным данным. Настоящая работа посвящена интегральному электрохимическому контролю (ИЭК) параметров металлических покрытий, среди которых наибольшее распространение имеют гальваноосадки на основе переходных d - металлов.

6 Объектом исследования являются металлические покрытия на основе d -элементов, нанесенные гальваническим способом, методики и устройства для их контроля.

Предметом исследования являются методики анализа гальванопокрытий на сложнорельефных образцах различного функционального назначения, конструкции электрохимических датчиков, математические модели электрохимических процессов.

Цель работы Разработка электрохимического метода и технических средств интегрального анализа гальванических покрытий на основе d -элементов. Задачи исследования

1. Разработка электрохимического метода анализа гальванических покрытий,
обеспечивающего интегральный контроль характеристик
картографированием поверхности материала;

2. Представление модели процессов растворения, протекающих в
электрохимическом датчике в приложении к гальванопокрытиям;

3. Создание средств анализа покрытий для интегрального
электрохимического контроля;

4. Разработка методик оценки и контроля толщины, износостойкости, и
коррозионных свойств гальванопокрытий.

Методы исследования. В работе использованы электрохимические методы: вольтамперометрия, хронопотенциометрия; методы прикладной электрохимии, методы автоматизации измерений. Научная новизна.

Разработан метод интегрального электрохимического контроля гальванических покрытий на основе d - элементов, позволяющий получать информацию о составе и свойствах анализируемой поверхности. - Предложена методика анализа для труднодоступных участков поверхности покрытий, предусматривающая удаление поверхностных оксидных пленок.

7 Разработаны высокоэффективные конструкции электрохимических датчиков для контроля состава и свойств покрытий.

Предложен новый критерий оценки коррозионных свойств гальванопокрытий, основанный на соотношении токов растворения покрытия и образца сравнения.

Уточнена математическая модель процессов растворения металлов, протекающих в прижимной электрохимической ячейке, в приложении к контролю гальванопокрытий.

Впервые предложен электрохимический способ оценки линейного износа покрытий при различных видах изнашивания.

Практическое значение работы Результаты проведенных исследований использованы в производственном процессе при контроле гальванопокрытий на ФГУТТ «Боткинский завод». Основные положения диссертационной работы представляют интерес как учебный материал и используются в курсах лекций «Общая химия» и «Коррозия строительных материалов» в ВФИжГТУ. Научная и практическая ценность диссертационной работы подтверждается включением результатов в отчет РАН «Важнейшие результаты в области естественных, технических, гуманитарных и общественных наук» (2003 г.), а также в перечень наиболее существенных результатов Научного совета РАН по аналитической химии (2003 г.). На защиту выносятся:

метод интегрального электрохимического контроля параметров металлических покрытий на основе d - элементов;

- математическая модель процессов, протекающих в электрохимическом
датчике при контроле гальванопокрытий;

- методики контроля распределения массы одно и многослойной
металлизации по площади сложнорельефных деталей в капле рабочего
раствора с добавкой ПАВ и контроля с предварительной катодной
обработкой;

8 - конструкции электрохимических датчиков для контроля состава и свойств металлических покрытий;

критерий оценки коррозионных свойств однослойных гальванопокрытий;

электрохимический способ оценки линейного износа покрытий.

Работа выполнена в Институте прикладной механики УрО РАН при поддержке гранта молодых ученых УрО РАН в соответствии с планами научно — исследовательских работ по темам 2.25.3.2. «Исследование свойств структурно — неоднородных металлических материалов, пригодных для эксплуатации в экстремальных температурных условиях и активных средах» (№ гос. per. 01940001195), 2.3.3. 2.3.6. «Исследование совмещенных термопластических процессов для оптимизации физико - механических свойств материалов и повышения качества изделий» (№ гос. per. 01990007504), 3.14 3.18 «Исследование металлических керамических структур бинарных неорганических соединений специального назначения и разработка экологически безопасных технологий их получения» (№ гос. per. 01990007506).

Апробация работы. Материал диссертации обсуждался на 1 Всероссийской конференции "Аналитические приборы" (Санкт - Петербург, 2002), Международной научной конференции "Современные проблемы механики и физико-химии процессов резания, абразивной обработки и ППД" (Киев, 2002), 17 Менделеевском съезде по общей и прикладной химии (Казань, 2003), 4 Международной научно-технической конференции "Информационные технологии в инновационных проектах" (Ижевск, 2003), Международном Форуме "Аналитика и аналитики" (Воронеж, 2003), 4 Международной школе - семинаре "Современные методы исследования и предупреждения коррозионных разрушений" (Ижевск, 2003), 6 Всероссийской конференции по электрохимическим методам анализа с международным участием "ЭМА - 2004" (Уфаі 2004), 4-й Международной научно - технической конференции "Инженерия поверхности и реновация

9 изделий" (Киев, 2004), Medzinarodna vedecka konferencia "Transfer - 2003" (Trencin, 2003).

Публикации. По материалам диссертации опубликована 21 работа. Объем и структура диссертации: Диссертация состоит из введения и четырех глав, изложена на 109 страницах, содержит 21 рисунок и 21 таблицу.

Электрохимические методы исследования покрытий

При поляризации небольшого участка поверхности металла регистрируется вольтамперная кривая, имеющая максимум тока и участки пассивного состояния и активного растворения, при этом потенциал начала пассивации металла сдвинут в область более положительных значений за счет омического падения напряжения в электрохимической цепи. По данным [20] для определения толщины покрытий подбирают такие условия протекания анодного процесса, при которых проявляются только электрохимическое и омическое ограничения, а пассивации поверхности электрода не происходит. Измерения проводятся по общепринятым для электрохимических методов методикам, однако исключено использование высокочувствительных приборов вследствие большой величины регистрируемых сигналов. Зависимость плотности тока от перенапряжения определяется уравнением Фольмера - Батлера, которое полностью аналогично основному уравнению электрохимической кинетики, полученному в рамках теории замедленного разряда. Подставляя его в уравнение Фарадея, записанного в интегральной форме относительно толщины покрытия, получим формулу для расчета толщины покрытия в понтенциодинамических условиях [20]: H = MRI2/2nFSp, (1.1) где М - молярная масса металла, г/моль; S -площадь электрода, см2; R - сопротивление электролита, Ом.

Потенциодинамический режим обладает определенными достоинствами: измерение толщины на деталях малого размера и сложной конфигурации, контроль толщины пленочных (1 мкм), но при этом зависимость аналитического сигнала от определяемого параметра носит выражена нелинейной функцией, что осложняет применение потенциодинамического режима в работе толщиномеров [13].

Исследуя зависимость степени защиты от толщины покрытия можно определить оптимальную толщину защитного слоя металла, обеспечивающего заданную эффективность.

Оценку защитных свойств покрытий проводят посредством снятия поляризационные кривые покрытия и основы с получением суммарного и парциального токов [22]. Следует отметить ограниченную применимость данного способа, поскольку для покрытий толщиной 3-5 мкм и выше при сравнительно инертных основах (медь, серебро) при активном металле покрытия (цинк, кадмий) парциальный ток растворения основы через покрытие получить практически не удается [23 - 25].

Потенциостатический метод определения толщины покрытий в условиях ЛЭА Хроноамперограммы процессов растворения гальванопокрытий отличаются наличием резкого подъема тока и двух точек излома [21] (рис. Хроноамперграмма растворения металлического цинка.

Первая точка обусловлена достижением значения тока поляризации на потенциодннамическои кривой в соответствии с напряжением, поданным на ячейку. Вторая точка излома обусловлена наступлением пассивного состояния электрода (момент перфорации покрытия). Показано, что при малых значениях поляризующего напряжения без существенного снижения скорости анализа в потенциостатическом варианте можно измерить значительно более толстые (до 100 мкм) гальванические пленки, чем в потенциодинамическом режиме. Вследствие малой скорости электрохимической реакции продукты электролиза успевают диффундировать в объем раствора и пассивная пленка на электроде может не образоваться, поэтому в данном случае можно обойтись без перемешивания. Потенциостатический ток не может служить аналитическим сигналом, поскольку он зависит только от приложенного напряжения- Однако следует отметить, что в момент возникновения тока электрорастворения металлопокрытия лишь начинается, а окончание определяется вторым четким переломом на поляризационных кривых. При этом площадь под кривой растворения, ограниченная линией броскового тока и второй точкой перелома, прямо пропорциональна толщине гальванического покрытия, которую в данном случае можно рассчитать по закону Фарадея [21]:

Кулонометрический вариант анализа покрытий

При рассмотрении практической реализации методов и средств контроля покрытий следует выделить некоторые вопросы, связанные с ограничениями известных подходов: 1. Адекватная информация о составе и свойствах покрытий может быть получена только путем оценки параметров по всей площади поверхности. 2. Конструкция электрохимического датчика должна отличаться простотой и надежностью, а применяемые для его изготовления материалы должны быть доступными. 3. Методики контроля параметров покрытий должны обеспечивать возможность анализа сложнорельефных деталей, 4. Подготовка покрытия к анализу должна предусматривать удаление поверхностных оксидных пленок. 5. Существующие модели процессов электрохимического растворения металлов в условиях концентрационных ограничений должны быть уточнены по отношению к гальванопокрытиям. Рассмотрим подробнее поставленные вопросы.

Конструкция устройства для контроля параметров гальванопокрытий традиционно включает: - элементы крепления и перемещения пары датчик - образец, выполненные в виде измерительных штативов или крепежных плит, предполагающими, как правило, смещение образца относительно ЭхД [8]; - элементы для принудительного обмена электролита в зоне растворения, выполненные в виде диафрагменного насоса [27,28].

Подобные устройства не дают возможности контролировать параметры покрытий по всей площади поверхности, что является их существенным ограничением.

В таблице 1.1- представлены наиболее типичные из известных конструкций электрохимических датчиков для ЛЭА металлических структур. Там же представлены временные диаграммы, показывающие продолжительность каждой стадии контроля покрытий.

Обозначения на рисунках: I, - исследуемый образец. 2. - наконечник с калиброванным отверстием. 3. — корпус ячейки. 4. — противоэлектрод. 5. — прижимное устройство. 6. — поршень. 7. - электрод сравнения. 8. - вспомогательный электрод. 9. — дополнительный рабочий электрод.

Обозначения на диаграммах: 1.- подготовка образца- 2. - заполнение электролитом. 3. — подготовка к сканированию. 4. - процесс электрохимического растворения. 5. -перемешивание электролита. 6. — замена электролита- 7, - перемещение ячейки к следующему участку.

Как видно из таблицы, конструкции измерительных зондов достаточно разнообразны, при этом выбор технического решения определяется исключительно требованиями анализа в данных условиях.

Конструкция «а» проста в техническом исполнении, но замена электролита требует временных затрат, что затрудняет реализацию экспресс - контроля многослойных покрытий. Конструкция «б» обеспечивает проток и замену электролита, и, следовательно» вариант экспресс - контроля многослойных покрытий, но при этом возникают трудности, связанные с перемещением зонда на другой участок поверхности покрытия. Конструкция «в» больше подходит для единичных исследовательских измерений, нежели для серийного анализа. Кроме того, ячейки «б» и «в» имеют сложную конструкцию и выполнены из дорогостоящих материалов.

Таким образом можно сделать вывод, что к настоящему моменту отсутствуют устройства (измерительные комплексы), обеспечивающие получение комплексной оценки состава и свойств покрытия.

Электрохимический анализ в приложении к гальванопокрытиям имеет определенную специфику, обусловленную особенностью покрытий как объектов исследования. Шероховатые поверхности и сложнорельефные детали исключают непосредственный контакт капилляра зонда с контролируемым образцом, В этом случае возникают две трудности: - замыкание электрохимической цепи на участке рабочий образец электролит; - точный расчет площади анализируемой поверхности.

Последняя проблема может быть решена путем определения величины истинной поверхности адсорбционно - диффузионным методом [33],

Если компактный образец обладает высокой электропроводностью (металлы, сплавы, покрытия), то для подготовки к анализу его достаточно обработать механически или обезжирить [6]. На поверхности металлических покрытий, полученных в производственных условиях, присутствуют оксидные пленки, которые снижают точность измерений, что приводит к ошибкам в расчете кинетических параметров [20]. Так как практика электрохимического анализа не исключает подобных эффектов, для удаления оксидных пленок в отдельных случаях используется предварительная катодная обработка поверхности [20],

Пассивация электрода при электрохимическом растворении покрытия осуществляется за счет резкого осаждения солевой пленки на его поверхность, когда концентрация ионов растворяющегося металла превысит критическую [15]. Однако, исследования отечественных и зарубежных ученых в области солевой пассивности (Я.М. Колотыркин, К_ Швабе а др.) [34 - 59] показывают, что образование солевого осадка на поверхности электрода есть процесс неоднозначный и может быть реализован по различным механизмам. По К. Швабе [34] солевая пассивация есть прямое образование солевого пассивирующего слоя при реакции анионов с поверхностью металла.

Исходные зависимости для расчета целевых параметров гальванических покрытий

Измерение в химическом анализе есть протекающий во времени процесс, который подчиняется вероятностным законам и может быть описан как стохастический. В аналитической химии нет общепринятой и однозначно определенной модели погрешности. Наиболее содержательной и широко распространенной является статистическая модель погрешности Курье [86]. В общем случае оценка истинного значения X, полученного при измерении может быть записана так: X = m + 5 + F, (2.3 Л) где m - действительное значение; 5 - случайная погрешность, зависящая от числа параллельных измерений; F - постоянная составляющая систематической погрешности. Систематическая погрешность подразделяется на постоянную часть (смещение) и переменную, зависящую от условий эксперимента. Смещение, в свою очередь, включает контролируемую и неконтролируемую составляющие. Контролируемая часть смещения для электрохимических методов контроля покрытий связана с обнаружением границы раздела фаз металл покрытия - металл основы. При этом величина F представляется как сумма [86] F=z + f(c), (2.3.2) где z - аддитивная погрешность, которая не зависит от концентрации определяемого компонента и связана с выбором фонового электролита, f(c) -пропорциональная погрешность в концентрации определяемого компонента, связанная с наличием включений в матрицу покрытия, а также с образованием на межфазной границе продуктов взаимной диффузии основа -покрытие. Показано [13], что существенный вклад в общую погрешность ЛЭА дает температурная зависимость удельной электропроводности фонового электролита. Источником неконтролируемой составляющей смещения может являться градуировка или измерительная система. Градуировочная характеристика строится из предположения, что между содержанием (массой, толщиной) соответствующего компонента и сигналом детектора существует определенная зависимость, называемая градуировочной функцией [7]. В зависимости от режима поляризации градуировочные характеристики для определения свойств покрытий в рамках локальных электрохимических методов могут быть записаны следующим образом (табл. 2.8)

Для кулонометрического варианта анализа градуировочная характеристика одинакова для всех режимов поляризации, так же? как и коэффициент чувствительности nFpS / М, определяемый величиной площади поверхности растворения. Погрешность измерительной системы может быть выражена через погрешности прибора и связана с нелинейностью развертки потенциала или отклонением ее скорости от установленного значения, а также погрешностью установки заданного значения тока поляризации гальваностата.

Случайная погрешность в модели Курье - это та часть результата измерения, которая является следствием случайного формирования условий эксперимента. Она может рассматриваться на основании теории вероятности и характеризоваться функцией распределения, а ее математическое ожидание равно нулю. Характеристикой такой погрешности можно считать воспроизводимость, которая в общем случае включает сходимость и долговременную воспроизводимость Й характеризуется выборочным стандартным отклонением. По данным [26] воспроизводимость электроаналитических методов характеризуется стандартным отклонением на уровне 0,1 - 0,5 мкм, что вполне удовлетворяет требованиям производства. Тем не менее, существующие стандарты (Международный стандарт ИСО 2177-85. Металлические покрытия. Измерение толщины покрытия- Кулонометрический метод анодного растворения,) допускают значительную (до 10%) погрешность электрохимических методов контроля. Как отмечается в [27], это связано с особенностями растворения покрытий. Так, для покрытий Cd, Cr, Zn весьма характерна тенденция сужения канала по мере продвижения фронта электрорастворения вглубь. Для серебряных покрытий наблюдается обратный эффект, для никелевых покрытий отклонения минимальны. Отклонения от идеально-цилиндрической формы канала растворения количественно описываются коэффициентом несоответствия между теоретическими и экспериментально подобранными значениями токов растворения. Для большинства покрытий наблюдается отклонение в пределах 6 -11%, для никелевого - 2%, для цинкового - 16%. Кроме того, для большинства покрытий неизбежным является нефарадеевский процесс отслаивания покрытия при электрорастворении, увеличивающий анодный выход по току до 124% и при этом не всегда поддающийся учету- Таким образом, справедливым является утверждение [31,32,50] о том, что погрешность измерения определяется видом растворяемого покрытия, а калибровка толщиномера должна осуществляться по индивидуальным мерам, отвечающих типу контролируемого покрытия.

Тем не менее, в отечественной и зарубежной литературе приводится полная относительная погрешность измерения, одинаковая для всех видов покрытий, которая в рамках модели Курье может быть представлена в виде суммы F + 5 (в относительных единицах) [86], при этом зарубежные фирмы указывают для своих приборов инструментальную погрешность, определяемую как вариацию показаний прибора при многократных измерениях, что значительно занижает ее [29,87] .

Изучение коррозионных свойств металлических покрытия методом интегрального электрохимического контроля

Регистрируемые вольтамперные кривые процессов растворения позволяют сделать выводы о состоянии поверхностных слоев и наличии дефектов в структуре металлического покрытия. Область потенциалов растворения покрытия дает информацию о видах структурных дефектов [13,99]. При наличии в структуре покрытия сквозных пор растворение идет при потенциалах растворения основы. Наличие флуктуации состава и внутренних напряжений приводит к тому, что растворение идет при потенциалах, ниже потенциалов растворения покрытия [13]. При этом зависимсть тока растворения от потенциала может существенно усложняться, что не дает возможности производить точную оценку толщины покрытий [99]. В таблице 4.3 представлены кинетические параметры электрохимических процессов и результаты контроля дефектных и бездефектных покрытий. Отмечается изменение характеристик растворения, вызываемое наложеішем побочных процессов, при этом не исключается их нефарадеевский характер-Таблица 4.3, Параметры процессов растворения дефектных (д) и бездефектных хромовых, никелевых и медных покрытий

Как видно из таблицы, предельный ток растворения дефектного никелевого покрытия несколько превышает аналогичное значение при отсутствии дефектов. Это свидетельствует о низкой адгезии покрытия, что подтверждено его испытаниями методом изгиба, В работе [13] показано, что при низких адгезионных свойствах электролит проникает под покрытие, что увеличивает предельный ток растворения. Данное утверждение не соответствует концепции предельного диффузионного тока, который определяется плотностью тока на единицу видимой поверхности; при этом неважно, какая его часть синтезирует продукты на поверхности, а какая - в глубине пор. Если принять, что анодные продукты имеют различную природ то сложность решения задачи об их диффузии к поверхности оказывается на порядок более сложной. Смещение потенциалов растворения дефектных хромовых покрытий можно объяснить наличием внутренних напряжений, наличие которых в структуре покрытия подтверждено методом гибкого катода [1,70], возникающих вследствие фазовых превращений, протекающих в процессе электроосаждения при несоблюдении температурного режима [77,99].

Показано [77], что эти превращения связаны с уменьшением объема осадка в процессе электролиза при переходе гексагональной модификации хрома в кубическую. Критическая температура устойчивости первой составляет 50 - 60С, поэтому при осаждении в данном интервале температур сопровождается возникновением значительного количества внутренних напряжений [77,80].

Растворение медного покрытия (из кислого электролита) протекает при потенциалах, ниже потенциалов растворения бездефектного покрытия (из кислого и пирофосфатного электролитов), что отвечает началу растворения подложки и указывает на сквозную пористость в покрытии [13, 99]. Это подтверждено определением пористости покрытия путем наложения фильтровальной бумаги, пропитанной раствором - индикатором.

Электрохимические способы исследования коррозионной стойкости и защитных свойств гальванических покрытий основываются на измерении потенциалов коррозии биметаллической системы или на снятии поляризационных кривых покрытия и основы. Предложен критерий защитных свойств серебряного покрытия, названный сопротивляемостью коррозии, равный отношению разности потенциалов образцов с беспористым и пористым покрытием к току коррозии образца с пористым покрытием [100]. Данный критерий определить сложно, а о защитных свойствах покрытия он дает только косвенное представление [22]. Более удачным является критерий, названный степенью защиты, определяемый как [13]: Z = [(I-i)/I] 100%, (4.2.1) I - предельный ток растворения основы; і - парциальный ток растворения основы, защищенной покрытием.

Недостатком данного критерия является ограниченная применимость, поскольку при значениях толщины покрытий порядка 3-5 мкм и выше, а также сравнительно инертных основах (Си, Ag) при активном материале покрытия (Zn, Fe) парциальный ток растворения основы через покрытие получить практически не удается, что, с одной стороны, может говорить о достаточной защите, но, очевидно, не свидетельствует о высоких коррозионных свойствах в общем [23,25], На базе метода ИЭК предложен сравнительно простой и надежный способ оценки коррозионной стойкости покрытий, адекватность которого подтверждена патентом РФ [23,24], Предлагаемый способ основан на электрохимическом растворении микроучастков покрытия и образца сравнения, представляющего собой образец металла аналогичного материалу покрытия. При этом предполагается, что предельный ток растворения покрытия в общем случае меньше тока растворения идентичного по составу компактного металла.

При полном растворении покрытия в течение времени V получают ток Г, что соответствует максимуму тока на вольтамперной кривой. При растворении образца сравнение в течение времени Т получают значение тока Г, которое не максимально и отличается от значения Г. При Г Г коррозионная стойкость покрытия выше коррозионной стойкости металла, при обратном соотношении - ниже. Математически коррозионная стойкость покрытия может быть описана с помощью показателя коррозии К, который можно выразить через отношение характеристик растворения эталонного и исследуемого образцов. При этом одна из них постоянна, вторая - переменна [101]

Похожие диссертации на Разработка метода интегрального электрохимического контроля металлических гальванопокрытий