ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Электролитические покрытия сплавами из "Прикладная электрохимия" Электроосаждение сплавов на катоде является одним из весьма эффективных методов улучшения качества металлических покрытий. Путем совместного осаждения двух, трех и более металлов на катоде в виде их сплавов можно получать покрытия с высокими антикоррозионными и декоративными свойствами, с большей твердостььо и сопротивляемостью механическому износу, действию температуры и т. д. по сравнению с индивидуальными покрытиями теми же металлами. [c.431] Известны электролитические сплавы, обладающие особыми физико-химическими и механическими свойствами магнитной проницаемостью, сверхпроводимостью, паяемостью, полупроводниковыми, антифрикционными и другими свойствами. [c.431] С помощью электролиза можно получать покрытия в виде сплавов, содержащих такие металлы, которые не выделяются на катоде в чистом виде или выделяются с очень малыми выходами по току (например, вольфрам, молибден, рений и др.). Были разработаны условия электролитического получения сплавов вольфрам-железо, вольфрам-никель, вольфрам-кобальт, вольфрам-хром, молибден-никель и др. [c.431] В ряде случаев электролитические сплавы по своим физикохимическим свойствам отличаются от сплавов, полученных термическим путем, и по фазовому строению не соответствуют диаграммам равновесия термических сплавов. Иногда одинаковые по химическому составу сплавы могут иметь различную фазовую структуру. При электроосаждении сплавов часто образуются пересыщенные твердые растворы, которые приводят к уменьшению размеров кристаллов, увеличению твердости и внутренних напряжений в осадке (Ю. М- Полукаров и др.). [c.431] За последние годы накопился большой материал, освещающий результаты исследования условий электроосаждения сплавов различных металлов. Однако практическое применение имеют пока лишь немногие из них. Одной из причин ограниченного использования электролитического способа нанесения покрытий из сплавов являются трудности контроля электролита и управления процессом. [c.432] Возможность совместного осаждения металлов на катоде так же, как и состав получаемых сплавов, зависит от относительных скоростей восстановления их ионов в данных условиях. [c.432] Если стандартные потенциалы металлов сильно отличаются друг от друга, то сблизить потенциалы выделения их можно лишь путем соответствующего изменения перенапряжения г) и активности ионов а. При. этом у более благородного металла перенапряжение должно быть больше, а активность ионов меньше, чем у менее благородного металла. [c.432] Значительное снижение активности ионов может быть достигнуто добавлением веществ, образующих прочные комплексные соединения с ионами выделяемых металлов. При этом могут изменяться не только активности ионов, но и механизм разряда ионов. Наиболее общими и широко применяемыми комплексообразующими веществами (лигандами) являются цианиды и щелочь. [c.432] Если в соответствии с уравнением (XII, 12) принять, что при совместном разряде ионов скорости выделения металлов не меняются по сравнению со скоростью раздельного выделения их, то по расположению поляризационных кривых можно было бы определить относительное содержание металлов в сплаве в зависимости от потенциала. Так, из рис. ХП-21 видно, что при потенциале Ех скорость разряда ионов метелла М1 характеризуется длиной отрезка АО — 1, а ионов металла М2 — отрезка 60 = 2. [c.432] Однако такое определение состава сплава можно сделать с весьма грубым приближением лишь для очень немногих систем. [c.433] В большинстве случаев при совместном осаждении металлов скорости электрохимических реакций существенно отличаются от скоростей раздельного восстановления ионов. В реальных условиях электроосаждения сплавов необходимо учитывать, кроме указанных выше факторов, влияние изменения природы, состояния и величины поверхности электрода, на которой протекает реакция, строения двойного электрического слоя, состояния ионов в растворе, влияние энергии взаимодействия компонентов при образовании сплава и др. В зависимости от характера и степени влияния этих факторов, скорости восстановления ионов при совместном выделении металлов на катоде могут отклоняться в ту и другую стороны от скоростей раздельного их осаждения. [c.433] При образовании сплавов эвтектического типа следует учитывать также площадь, занимаемую кристаллами каждого компонента, которая будет составлять долю (приблизительно пропорциональную содержанию каждого компонента в сплаве) от общей поверхности электрода. [c.434] При восстановлении ионов металлов природа и состояние поверхности катода не остаются постоянными в процессе электро-. лиза, что отражается на величине потенциала катода и скорости процесса. При этом могут быть случаи облегчения (смещение потенциала в сторону электроположительных значений) и затруднения (смещения потенциала в сторону электроотрицательных значений) разряда ионов. [c.434] Характерным примером значительного облегчения процесса, связанного с материалом катода, является выделение натрия на ртути с образованием амальгамы. При этом потенциал выделения натрия из нейтрального раствора смещается в сторону электроположительных значений примерно на 1 В. Кроме высокого перенапряжения водорода на ртути облегчению процесса способствует химическое взаимодействие между натрием и ртутью, сопровождающееся уменьшением парциальной мольной энергии натрия (АФна). Установлена возможность выделения щелочных металлов на некоторых твердых металлах, например на свинце, цинке [7], а также выделения титана на ряде металлов [51]. [c.434] В этих случаях образуются поверхностные интерметаллические соединения при потенциалах значительно менее электроотрицательных, чем равновесные потенциалы выделяемых металлов. [c.434] Эффективность такого сплавообразования, однако, не постоянна во время электролиза, так как поверхность катода (состав поверхностного сплава) изменяется и в данном случае по мере насыщения ее щелочным металлом или титаном выделение последних прекращается. [c.434] В практических условиях большее значение имеет взаимодействие компонентов при совместном разряде ионов металлов, образующих сплавы типа твердых растворов или химических соединений. В данном случае облегчение процесса, обусловленное уменьшением парциальной мольной энергии образования (ДФ) компонентов, сохраняется в течение всего процесса электролиза. Примером является электроосаждение сплавов олово — никель, олово — сурьма, медь — цинк, медь — олово и др. [c.434] Изменение состояний поверхности Электрода (активное или пассивное) при совместном восстановлении ионов также играет большую роль в образовании сплавов на катоде. Различная склонность растущих участков поверхности к пассивированию за счет адсорбции органических молекул, гидроокисей, водорода и других посторонних частиц может облегчить или затруднить разряд ионов металла. Если адсорбция посторонних частиц на активных участках или на всей поверхности в виде сплошной пленки затрудняет восстановление более электроположительного металла, то условия для образования сплава на катоде облегчаются. Подбирая соответствующие поверхностно-активные вещества, можно таким образом регулировать состав сплава. [c.435] Поверхностно-активные вещества могут влиять не только на состав, но и на фазовое строение сплава. Так как условия адсорбции поверхностно-активных веществ отчасти зависят от потенциала нулевого заряда поверхности, то изменение последнего (по знаку и величине) при совместном восстановлении ионов может существенно отражаться на составе и фазовом строении сплава. [c.435] В некоторых случаях на кинетику процесса восстановления ионов с образованием сплавов влияет также возникновение на катоде неустойчивых метастабильных модификаций, например пересыщенных твердых растворов (К. М. Горбунова, Ю. М. Полукаров). [c.435] Вернуться к основной статье