ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Влияние различных факторов на структуру и свойства электролитических покрытий из "Технология электрохимических покрытий" Плотность тока. Большое влияние на структуру катодных осадков оказывает плотность тока. При малых- значениях этой величины концентрационные изменения вблизи катода не оказывают существенного влияния на процесс электрокристаллизации, и рост образовавшихся зародышей кристалла происходит беспрепятственно. В итоге получаются осадки, состоящие из отдельных крупных кристаллов. [c.33] При переходе к большим значениям плотности тока концентрационные изменения вблизи катода становятся настолько ощутимыми, что это приводит к резкому изменению картины электролиза повышение плотности тока, согласно уравнению (42), ведет к уменьшению концентрации ионов осаждаемого металла у поверхности катода, что в свою очередь приводит к большему сдвигу потенциала катода. Благодаря этому создаются условия, при которых возникают все новые и новые центры кристаллизации, т. е. условия образования осадков с мелкокристаллической структурой. [c.33] Таким образом, повышение плотности тока способствует получению мелкокристаллических осадков. [c.33] Однако при осаждении металла из водного раствора соли плотность тока нельзя повышать неограниченно, так как после достижения предельного тока сдвиг потенциала станет настолько велик, что потенциал катода достигнет величины, при которой возможен интенсивный разряд других имеющихся в растворе ионов, например ионов водорода. Осадок может получиться рыхлым, дендритообразным или губчатым выход металла по току резко падает. [c.33] В связи с тем, что предельно допустимая плотность тока в сильной мере зависит от прочих условий электролиза, оптимальное ее значение подбирают с учетом факторов, определяющих условия электролиза (концентрация соли выделяемого металла и других солей, кислотность электролита, температура, перемешивание электролита и т. д.). [c.33] Температура электролита. Повышение температуры электролита влечет за собой существенные изменения увеличивается растворимость солей, увеличивается электропроводность электролита, уменьшается пассивация анодов (повышается анодный выход по току). В ряде случаев с ростом температуры электролита связано появление или исчезновение в растворе коллоидных образований (гидроокисей железа, никеля и т. д.). Изменяется потенциал разряда ионов (снижается перенапряжение выделения водорода и металлов) и т. д. Так как каждое из этих изменений в свою очередь влияет на качество осадков, то воздействие температуры оказывается сложным, и в различных условиях электролиза проявляется цо-разному. [c.34] Однако в качестве общего положения можно отметить, что повышение температуры, улучшая условия диффузии ионов и уменьшая перенапряжение, снижает катодную поляризацию и тем самым способствует образованию осадков крупнокристаллической структуры. Это нежелательное для практики влияние повышения температуры на структуру покрытия может быть компенсировано применением более высоких плотностей тока. В итоге повышается интенсивность работы ванны, поэтому в гальваностегии электролиз часто ведется при повышенных температурах. [c.34] Перемешивание электролита. Перемешивание электролита благодаря увеличению скорости-диффузии уменьшает концентрационную поляризацию и ведет к образованию осадков более крупнокристаллической структуры. Однако перемешивание вместе с тем позволяет применять более высокие плотности тока, что, как уже отмечалось, оказывает обратное перемешиванию действие на ход электрокристаллизации. [c.34] В перемешиваемых ваннах путем правильного сочетания температуры электролита и плотности тока возможно получение плотных мелкокристаллических осадков. Поскольку же на практике выгодно работать с большими плотностями тока, то часто предпочитают работать с перемешиванием, чтобы повысить плотность тока. При этом чем выше предполагаемая плотность, тем интенсивнее должно быть перемешивание электролита. [c.34] Перемешивание электролита обычно осуществляют одним из следующих способов продуванием сжатого воздуха, путем периодического приподнимания и опускания катодных штанг с подвесками, либо, наконец, с помощью механических мешалок. [c.34] Перемешивание сжатым воздухом неприменимо для железйых и всех цианистых электролитов, состав которых под действием кислорода и углекислоты воздуха подвержен изменению. [c.34] Для того чтобы осевшие на дно нерастворимые загрязнения после взмучивания в процессе перемешивания электролита не осаждались на катоде, рекомендуется непрерывная фильтрация электролита, который циркулирует через фильтры и возвращается в ванны сво бодным от механических загрязнений. [c.34] Влияние структуры основы. Установлено, что в ряде случаев структура осадка воспроизводит структуру основы. Так, например, если осаждение меди из кислой ванны производить на катоде, представляющем собой литую крупнокристаллическую медь, то структура основы настолько точно воспроизводится осадком, что границу между осадком и основой нельзя заметить даже на микрошлифе. [c.35] Срастание осадка с основой особенно усиливается при осаждении металла на предварительно протравленной поверхности с обнаженной структурой. Перерывы в процессе электролиза несколько ослабляют силу срастания, но не препятствуют полностью этому процессу. Воспроизведение структуры в электролитическом осадке наблюдается и.при покрытии одного металла другим, отличающимся от первого как по своей природе, так и параметрами кристаллической решетки. Примером может служить осадок кадмия на олове. Однако следует заметить, что описанное явление наблюдается лишь для покрытий и основ, имеющих крупнокристаллическую структуру. Если же покрытие (например, медь из цианистых ванн) или основа (например, катод из гальванически осажденного никеля) имеют мелкокристаллическую структуру, то явления воспроизводимости структур не наблюдается. [c.35] Влияние выделяющегося при электролизе водорода. Выше уже рассматривались условия совместного выделения металла и водорода. Теперь коротко остановимся на тех последствиях, которые влечет за собой разряд ионов водорода на катоде. [c.35] В ббльших или меньших количествах водород образуется при работе почти всех используемых на практике гальванических ванн. Исключение составляет процесс осаждения меди из кислого электролита, для которого поляризационная кривая катода лежит вне области потенциалов разложения водных растворов. Для хромовых ванн до 90% всего пропускаемого электричества тратится на выделение водорода. В большинстве же других ванн оно составляет несколько процентов. Количество образующегося на катоде водорода зависит как от природы осаждаемого металла, так и от условий электролиза (температуры, плотности тока, pH электролита). Металлы по-раз-ному ведут себя по отношению к водороду. Никель, железо и в особенности хром растворяют его, при этом атомы водорода внедряются в кристаллическую решетку металла (располагаются между узлами ее), что приводит к нарушению роста кристаллов. Кроме того, значительные количества водорода удерживаются на границах между кристаллами, ослабляя их связь между собой. Содержание водорода в хромовых покрытиях достигает 0,45%, в никелевых — до 0,1 %, в цинковых 0.001—0.01 %. Поглощение водорода оказывает влияние на механические свойства осадков, твердость которых повышается, но значительно увеличивается также и хрупкость. [c.35] Частично водород поглощается также стальной основой, вызывая появление водородной хрупкости. Поэтому нельзя, например. [c.35] Разрад ионов водорода приводит к уменьшению их концентрации около поверхности катода, т. е. к повышению pH в прикатодном слое раствора. Если в никелевой ванне pH электролита достигнет величины 6,7, то начнется образование гидрата закиси никеля Н1(0Н)2 — сначала в коллоидной форме, а затем в форме хлопьевидного осадка. Так же ведут себя другие металлы например, гидрат окиси цинка образуется при pH = 5,2, гидрат закиси железа при pH = 5,5, гидрат окиси алюминия — при pH = 4,1. [c.36] Включаясь в катодный осадок, гидраты окислов металлов (или основные соли) оказывают очень сильное влияние на структуру металла (о чем еще будет идти речь ниже). Как правило, это связано с резким ухудшением качества покрытий. [c.36] Наконец, прилипание пузырьков водорода к поверхности катода служит причиной появления неровностей и пор на покрытии (так называемый п и т т и н г). Для предотвращения прилипания пузырьков водорода к поверхности катода последний время от времени встряхивают. Рекомендуется также перемешивание электролита и проведение электролиза при повышенной температуре. Иногда в состав электролита вводят специальные добавки, снижающие поверхностное натяжение раствора. Это способствует отрыву пузырьков газа. Такие добавки получили название антипиттин-г о в ы X. [c.36] Вернуться к основной статье