ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Электролитическое покрытие металлами группы железа из "Прикладная электрохимия Издание 3" Металлы этой группы железо, кобальт и никель имеют много общего не только по физическим и химическим свойствам, но и по электрохимическому поведению. Они обладают повышенной реакционной способностью и легко пассивируются во многих средах, вследствие чего стационарные потенциалы их существенно отличаются от равновесных, рассчитанных на основании термодинамических данных. Осаждение на катоде и растворение на аноде этих металлов происходит со значительным торможением, особенно при комнатной температуре (рис. 3.26). Электролитические осадки металлов группы железа, полученные из растворов простых солей, всегда отличаются очень мелкозернистой структурой, легко полируются и в зависимости от условий электролиза могут быть и мягкими и очень твердыми, матовыми или блестящими. [c.306] Наибольшее практическое значение имеют электрохимические покрытия никелем и железом и в меньшей степени кобальтом. Никелирование — один из самых старых и распространенных видов защитно-декоративных покрытий, одновременно выполняющего функцию защиты от коррозии и декоративной отделки. Никелирование применяется как самостоятельное покрытие для меди и ее сплавов, а также в составе многослойных покрытий медь — никель — хром для стали. Никелирование относится к катодным покрытиям, так как никель более благородный металл, чем железо, и в атмосферных условиях и некоторых агрессивных средах может надежно защищать от коррозии только тогда, когда покрытие имеет достаточную толщину (40— 50 мкм) и беспористое. Поэтому с целью снижения пористости и экономии никеля его осаждают обычно на подслой меди толщиной 25—30 мкм. Для повышения защитной способности рекомендуется также способ никелирования в 2—3 слоя, основанный на различной электрохимической активности слоев никеля, содержащих и не содержащих серу (см. стр. 273). [c.306] Электролитическое покрытие кобальтом имеет примерно те же свойства и назначение, что и никелевое покрытие, причем оно обладает повышенной твердостью. Однако кобальтирование практически не применяется из-за высокой стоимости и дефицитности металлического кобальта. [c.307] Электролитическое железнение применяется главным образом для повышения поверхностной твердости и сопротивления механическому износу изделий. При определенных условиях электролиза (высокая плотность тока, не очень высокая температура, присутствие в электролите специальных добавок) можно получать осадки железа, по твердости равные и даже превышающие твердость высокоуглеродистой стали, что объясняется главным образом структурными особенностями покрытия. В связи с этим процесс электролитического железнения часто называют осталиванием , хотя осадки железа почти не содержат углерода. [c.307] Большое внимание уделяется процессу электроосаждения железа с целью восстановления изношенных частей машин и механизмов. [c.307] Применяют сульфатно-хлоридные, борфтористоводородные, сульфаминовые, ацетатно-хлоридные электролиты. [c.307] Анодное растворение никеля при комнатной температуре сопровождается также значительной поляризацией (вследствие пассивирования), которая, как и катодная поляризация, снижается при повышении температуры. Для устранения пассивирования никелевых анодов к электролиту добавляют хлориды никеля, натрия или калия, в присутствии которых анодная поляризация значительно уменьшается (рис. 3.28). [c.308] Активирующее действие хлоридов на растворение никелевых анодов объясняется специфической адсорбцией хлорид-ионов, в результате чего с поверхности никеля удаляются кислород, гидроксил-ионы и другие пассивирующие ее чужеродные частицы. Кроме того, растворимость хлорида никеля выше, чем сульфата. [c.308] В практике наибольшее распространение получили сульфатно-хлоридные электролиты, содержащие сульфат и хлорид никеля и буферные добавки. Концентрация сульфата никеля принята равной 80—240 г/л в зависимости от заданной плотности тока. Чем больше концентрация соли никеля, тем выше допустимый верхний предел плотности тока. Для активирования поверхности никелевых анодов в раствор вводят 20—30 г/л КЮЪ-бНгО или 5—20 г/л Na l. [c.308] При повыплении температуры до 70—80 °С катодная поляризация сильно снижается, что позволяет вести электролиз при малых значениях pH (1—2) и высоких плотностях тока с достаточно большим выходом по току (75—85%). Такой электролит содержит лишь сульфат никеля (1,7—2,0 н.) и серную кислоту. Осадки, выделяемые из него, получаются более пластичными, чем из электролита с высоким значением pH при комнатной температуре. [c.309] Превышение допустимого верхнего предела pH, величина которого зависит также от температуры и плотности тока, может привести к образованию гидроксида и основных солей никеля, что вызывает резкое обеднение прикатодного слоя ионами никеля и снижение выхода по току, при этом ухудшается качество никелевого покрытия. Поэтому кислотность никелевых электролитов устанавливается в зависимости от выбранного режима электролиза и поддерживается при этом режиме постоянной. Для этой цели в электролит, работающий при невысокой температуре (до 40—50°С), добавляют слабо диссоциированные кислоты, сообщающие ему буферные свойства. [c.309] лаурилсульфат натрия янтарная кислота. [c.309] Температура, °С Катодная плотность тока, без перемешивания при перемешивании Выход по току, %. [c.309] Эффективность добавок в значительной мере зависит от их концентрации в растворе, некоторые из них действуют лишь в очень малых количествах (10 —10 моль/л). Часто в электролит вводят одновременно 2—3 добавки, из которых одна (например, сахарин, -толуолсульфамид и другие из группы сульфосоединений ароматического ряда), помимо придания блеска, снижает внутренние напряжения в осадке, вызываемые выравнивающими агентами. [c.310] Кроме блескообразующих и выравнивающих агентов к никелевому электролиту добавляют поверхностно-активные вещества типа смачивателей, например, моющее средство Прогресс (0,01—0,3 мл/л), лаурилсульфат натрия, изопропилнафталин-сульфонат натрия, алкилзамещенные бензолсульфонаты и др. (0,005—0,1 г/л). Эти добавки понижают поверхностное натяжение раствора и облегчают отрыв пузырьков водорода, предотвращая или снижая тем самым образование точечной язвенно-сти в осадке (питтинг). [c.310] Борфторидные электролиты содержат в основном 300— 400 г/л борфторида никеля Ы1(Вр4)2, небольшое количество свободной НВр4 до pH = 2,5—3,5 и 15—30 г/л НзВОз. Такие электролиты отличаются хорошими буферными свойствами, большой устойчивостью состава по сравнению с некоторыми сульфатными электролитами и позволяют вести электролиз при 50 °С и высоких плотностях тока — до 2 кА/м — с выходом по току около 100%. Избыток Н3ВО3 необходим для предотвращения гидролиза борфтористоводородной кислоты и образования плавиковой кислоты. [c.310] Температура раствора не должна превышать 60 °С во избежание гидролиза и разложения сульфаминовой кислоты. [c.311] В качестве анодов для никелирования рекомендуют применять никель высокой чистоты. Во избежание загрязнения электролита анодным шламом никелевые аноды полезно заключать в чехлы из ткани хлорин или бельтинг , которую предварительно обрабатывают 2—10%-ной НС1. [c.311] Для железнения применяют растворы хлорида, сульфата и борфторида двухвалентного железа. Характер электродных процессов и свойства осадков железа в значительной степени зависят от температуры электролита. При комнатной температуре процесс протекает при резко выраженной катодной поляризации, причем потенциал осаждения железа имеет более электроотрицательное значение, чем потенциал осаждения никеля и кобальта. Так как перенапряжение водорода на железе невелико, то уже при сравнительно небольшой кислотности (рЧ=1—2) из холодного электролита металл осаждается на катоде с очень низким выходом по току. [c.311] Вернуться к основной статье