ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Влияние условий электролиза на составы покрытий и механизм их образования из "Комбинированные электрохимические покрытия и материалы" Природа электролита. Ионный состав электролита создает возможность образования определенной композиции металл — частицы. Известно, что частицы корунда внедряются в покрытия только из некоторых электролитов, преимущественно при высоких pH. Можно ожидать, что частицы и других неэлектро-прбводящих нейтральных веществ в указанных электролитах будут вести себя аналогично. Сравнительно легко образуются КЭП с частицами различной природы (также и электропроводящими) из электролитов никелирования и железнения. Труднее образуются КЭП на основе серебра и редко — на основе хрома. Это, вероятно, связано с тем, что на катоде водорода выделяется намного больше, чем в других электролитах. В случае меднения частицы корунда соосаждают-ся легче из щелочных комплексных электролитов, чем из кислых. Можно допустить, что определенные составные части электролита и условия электролиза способствуют или зарастанию покрытием частиц, оказавшихся на поверхности катода, или их выталкиванию. Последнее происходит благодаря предположительному проявлению так называемой выравнивающей способности электролита и адгезионного взаимодействия между частицами и катодной поверхностью. [c.33] Согласно работе электропроводящие частицы (Ш, Си, графит) соосаждаются с никелем легче при низких pH. КЭП медь — графит также получается при pH 1,5—2,5 и не образуется при pH 4. [c.34] Иногда составы КЭП не зависят от pH электролита покрытие медь—корунд получено 2 из этилендиаминового электролита в диапазоне pH 5,1—10,2 покрытие на основе железа получено из электролита, содержащего частицы ЗЮг или Сг, в диапазоне pH 0,5—5,6. Не обнаружено влияния pH при никелировании и меднении в сульфатных электролитах, хотя имеются данные о торможении включения частиц в указанных процессах при pH 2. Другие авторы также считают, что количество включений при никелировании не зависит от pH электролита. [c.34] Сказанное выше объясняется зависимостью знака и величины 1-потенциала частиц от кислотности раствораНапример . 124 при электролизе раствора Кй2504, содержащего дисперсные частицы, на катоде осаждались металлы, преимущественно при значениях pH, отличных от 7, максимумы осаждаемости (налипания) частиц висмута на катоде проявлялись при pH ниже 3 и выше И. [c.34] Объяснение влияния кислотности электролита на поведение частиц следует связывать и с различным электрофоретическим поведением пузырьков выделяющегося на катоде водорода в зависимости от pH. В работеуказывается, что при электролизе раствора сульфата никеля эти пузырьки при pH 4—7 имеют положительный заряд, а при pH 1,5—3 — отрицательный заряд. В случае цинкования пузырьки водорода движутся к катоду при pH 2,5—3 и мигрируют от катода при pH 8—12. Не исключено также и действие на частицы пузырьков воздуха, потому что в воде эти пузырьки имеют высокий электрокинетический потенциал (I = —58 мв). [c.34] Воздействие растворимых добавок на образование КЭП связано с изменением поверхностного натяжения Е электролита. Некоторые сульфаты нормальных первичных спиртов, содержащие от 8 до 18 атомов углерода, при введении в электролит для никелирования в количестве 0,3 г/л снижают Е до ЗЪ эрг/см , т. е. более чем в 2 раза. Отмечено снижение Е у электролита хромирования с 73 до 44 эрг/см при введении 1,5 г/л хромина или 6 мл/л моющего средства Прогресс . [c.35] Незначительное растворение частиц в ванне приводит к изменению ионного состава электролита и, следовательно, к изменению соотношения последнего с частицами. [c.36] Размер частиц. Для получения КЭП используют частицы от 0,01 до 10 мкм. С точки зрения поддержания устойчивости суспензии и включения частиц в покрытия оптимальные размеры частиц должны быть равны 0,1—2 мкм. [c.36] Существование оптимальных средних размеров частиц, при которых наблюдается максимальная поглощаемость покрытием частиц, подтверждают данные, приведенные на рис. 12 (см. стр. 31). [c.37] В серебряных покрытияхиз различных частиц корунда ( = 1 10 мкм) наблюдается большое количество включений мелких частиц. При меднении частицы размером в несколько микрон включаются в 2—3 раза больше, чем более грубые. Субмикронные частицы (0,01—0,1 мкм) корунда при никелировании внедряются незначительно — 0,5—1 вес.%, тогда как частицы микронного порядка 4 — до 5—8 вес.%. [c.37] Условия электролиза. Условия проведения электролиза — плотность тока, температура, перемешивание, концентрация частиц и другие факторы— оказывают существенное влияние на свойства и состав КЭП. Поэтому остановимся более подробно на влиянии каждого из перечисленных выше факторов. [c.37] Температура. При осаждении некоторых покрытий наблюдается зависимость процесса от температуры. Так, при железнении с увеличением температуры от 40 до 80° С снижается содержание корунда в осадке с 7 до 2 вес.%. Покрытия кадмий — корундполученные при 20° С, содержат в 1,5 раза больше включений, чем полученные при 40—60° С. Это объясняется тем, что с увеличением температуры вязкость растворов уменьшается и при электролизе со слабым перемешиванием концентрация частиц в суспензии понижена из-за седиментации. Повышение температуры ослабляет также адгезию частиц к поверхности катода. В результате происходит понижение катодной поляризации, приводящее к уменьшению количества включений Однако это справедливо не всегда. При никелировании содержание корунда не зависит от изменения температуры в диапазоне 20—80°С . [c.38] Перемешивание. Процессы получения КЭП обычно принято проводить при перемешивании или циркуляции суспензии. Однако описаны 4,1з, з, 142 случаи электролиза без перемешивания (или с предварительным взмучиванием в случае быстро осаждаемых частиц). [c.38] При никелировании и серебрении из неперемеши-ваемых суспензий корунда (размеры частиц 2— 10 мкм) получаются покрытия, содержащие почти столько же частиц, что и при электролизе с механическим перемешиванием Это происходит потому, что суспензии из таких или более мелких частиц агрега-тивно устойчивы в течение электролиза, достаточного по времени для получения покрытий толщиной в 15— 30 мкм и выше (см. рис. 5). [c.38] Иными словами, в покрытия внедряются частицы, находящиеся от катодной поверхности на расстоянии, в десятки раз превышающем толщину осадка. [c.39] Чаще всего используют суспензии с концентрацией частиц 10—200 г/л. Желая получить КЭП, более богатые включениями, ряд авторов пользуется растворами с более высокой концентрацией частиц. Но в этом случае степень использования покрытием частиц резко снижается, т. е. происходит своего рода насыщение покрытия частицами (рис. 14, а). Пунктирные линии на рисунке показывают предполагаемое количество включений, если бы оно было пропорциональным концентрации частиц в суспензии . Для выяснения механизма поглощения частиц и предсказания возможных результатов более желательным является другая форма этой зависимости а = /Св (рис. 14,6). По положению кривых относительно кривой 12, характеризующей композицию покрытия теоретического состава, можно судить о наличии сродства (кривые /, 8, 11) или отчужденности (кривая 13) между покрытием и частицами. [c.39] Первая стадия процесса осушествляется в результате перемешивания — искусственным или естественным образом, электрофоретического переноса, диффузии и броуновского движения, естественной или искусственной седиментацией частиц, роста покрытия в сторону суспензии, когда, даже в отсутствие перемешивания, поверхность катода будет приходить в соприкосновение со все новыми частицами, а также вследствие насыпания частиц на поверхность горизонтально или наклонно расположенного катода (частицы на поверхности находятся под действием силы тяжести или под дополнительной нагрузкой). [c.41] Первая стадия из-за многообразия и реальности путей ее осушествления не будет узким местом в процессе получения любого КЭП. Случаи недостижения желаемой гальванической композиции во многом объясняются затруднением протекания следующих стадий процесса — задержки частиц на поверхности катода и их зарастания осадком. [c.41] Вернуться к основной статье