ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Автокаталитическое (химическое) осаждение никеля и меди из "Практикум по прикладной электрохимии" В основе автокаталитического (химического) осаждения металлов лежит реакция окисления растворенного в электролите восстановителя, в результате которой на каталитически активной поверхности освободившимися электронами восстанавливается металл. [c.90] Основными компонентами растворов для химического осаждения являются комплексные соединения осаждающегося металла, восстановитель. Увеличение концентрации восстановителя приводит к возрастанию скорости химического осаждения металла. Однако эта зависимость сохраняется лишь до определенного предела (например, для формальдегида — до 0,6 моль/дм для борогидрида — до 0,05 моль/дм ). Дальнейшее повышение концентрации восстановителя практически не влияет на скорость химического осаждения металла, но значительно снижает стабильность раствора. Повышение концентрации ионов восстанавливаемого металла приводит к более или менее равномерному росту скорости осаждения. При этом стабильность раствора также понижается. [c.91] Третьим реагентом, участвующим в процессе автокаталитического восстановления металла, являются гидроксид-ионы или ионы гидроксония. Однозначной связи между концентрацией ОН (соответственно pH среды) и скоростью восстановления нет. Зависимость здесь очень сложная, определяемая, с одной стороны, взаимодействием восстановителя с водой, с другой — стехиометрией суммарного процесса восстановления. [c.91] Влияние температуры на процессы автокаталитического восстановления металлов имеет такой же характер, что и для большинства химических реакций, т. е. выражено экспоненциальной зависимостью. Однако получить прямую зависимость и = (7) очень трудно, так как она осложняется высокой чувствительностью стабильности раствора и скоростей побочных реакций к изменению температуры. [c.91] В ходе автокаталитического восстановления металлов в большинстве случаев выделяется водород (в случае с гидразином— также и азот), скорость выделения которого пропорциональна скорости осаждения металла. Выделение газов способствует перемешиванию раствора. [c.92] В литературе имеются отрывочные и противоречивые данные о характере влияния перемешивания на скорость химического восстановления металла. Так, имеются сведения о снижении скорости осаждения при перемешивании щелочных растворов химического никелирования при комнатной температуре. Для горячих щелочно-цитратных растворов химического никелирования не установлено заметного влияния перемешивания на кинетику процесса, в то время как в кислых растворах химического никелирования (при повышенных температурах) перемешивание увеличивает скорость осаждения. [c.92] В растворах химического меднения при малых концентрациях меди и низких скоростях осаждения процесс восстановления контролируется массопереносом. В этом случае влияние принудительной конвекции велико. При высоких концентрациях ионов и больших скоростях осаждения это влияние ничтожно. Снижение средней скорости осаждения при перемешивании раствора может быть вызвано увеличением диффузии кислорода к поверхности образующегося покрытия и частичной его пассивацией. Необходимо отметить, что перемешивание раствора химического меднения повышает его стабильность. Это связано, по-видимому, со снятием диффузионных ограничений по доставке растворенного кислорода к образующимся в объеме раствора зародышам металлической фазы и пассивацией их поверхности, приводящей к торможению процесса самопроизвольного роста этих зародышей. [c.92] Таким образом, гипотеза об электрохимическом механизме процесса автокаталитического восстановления металла предполагает сопряжение двух независимых электродных реакций, протекающих на одной и той же поверхности анодного окисления восстановителя и катодного восстановления металла. Однако, как показали дальнейшие исследования, сопряжение парциальных электродных реакций осуществляется довольно сложным образом и характеризуется не только взаимным влиянием друг на друга, но и влиянием свойств металла-катализатора на эти реакции. Причем свойства каталитической поверхности, и свою очередь, чувствительны к характеру протекания электродных и химических реакций. [c.93] Цель работы — ознакомление с процессом осаждения никеля путем химического восстановления исследование скорости процесса химического никелирования в зависимости от природы покрываемого металла, состава раствора, pH и температуры определение стабильности раствора в различных условиях проведения эксперимента. [c.93] Ознакомление с процессом осаждения меди путем химического восстановления исследование влияния типа лиганда и pH раствора на скорость осаждения меди и качество покрытия. [c.94] Для проведения опытов применяют термостойкие стаканы вместимостью 250 см . Температуру раствора поддерживают постоянной с помощью глицериновой бани (в процессе изучения химического никелирования) и с помощью термостата (в процессе изучения химического меднения). Образцы для нанесения покрытий размером 2X5 см изготовляют из стали, меди и цинка. Объем раствора 200 см . Образцы, подготовленные в соответствии с приложением II, завешивают в раствор на стеклянных крюках. Составы исследуемых растворов приведены в табл. 14.1 и 14.3., Все опыты и расчетные данные записывают в табл. 14.2 и 14.4. Стабильность (С, %) раствора химического никелирования выражают как отношение массы компактного осадка на образцах к общей массе металла, выделившегося на образцах (А, г) и в объеме раствора В, г) С == [Л/(Л+ + В)]-100. Толщину покрытия определяют по формуле (3), приведенной в приложении IV. [c.94] Опыт 1. Определить влияние природы П0крываем010 металла, pH раствора н температуры на скорость процесса и качество никелевых покрытий. [c.94] Для определения влияния природы покрываемого металла в сосуды, содержащие электролит 3 (см. табл. 14.1) при 97—98 °С, погружают обезжиренные и взвешенные образцы стальной — в первый сосуд и медный или цинковый — во второй. [c.94] При исследовании влияния pH и температуры раствора на скорость процесса и качество осадка в сосуды, содержащие соответственно раствор 4 и раствор Л Ь 3 (при 60 °С), загружают обезжиренные и взвешенные образцы из стали. Обезжиривание проводят под тягой. Время нанесения покрытий 60 мин. По увеличению массы рассчитывают толщину покрытия, а следовательно, скорость процесса. Качество осадков определяют визуально. [c.94] Опыт 2. Определить стабильность раствора химического никелирования в зависимости от pH, наличия лиганда и соотношения концентраций соли никеля и гипофосфита натрия в растворе. [c.94] Все исследования проводят на образцах из стали в четырех электролитах (см. табл. 14.1) при 97—98 °С. Продолжительность опыта 60 мин. Промытые и высушенные образцы взвешивают. [c.94] Концентрация НСОН (37%-й)—10 смЗ/дмЗ, МаОН —до нужного значения pH температура — 30—25 С. [c.95] Осадок, иимеющийся на дне сосуда, отстаивают на воронке Бюхнера, промывают, высушивают и взвешивают. Стабильность раствора рассчитывают по указанной выше формуле. [c.96] Опыт 1. Определить влияние типа лиганда на скорость осаждения меди и качество покрытий. [c.96] Обезжиренные и протравленные стальные образцы покрывают медью в течение 2 ч в растворах 1и 2 (см. табл. 14.3). Образцы взвешивают до начала покрытия и после. Качество покрытий определяют визуально. По увеличению массы, как и в варианте 1, опыт 1, рассчитывают толщину и скорость процесса. [c.96] Вернуться к основной статье