ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Факторы, влияющие на получение блестящих гальва- I нических покрытий из "Прикладная электрохимия Издание 3" Поскольку качество и свойства электрохимических покрытий наряду с прочими факторами определяются и толщиной покрытия, вопрос о распределении металла на поверхности катода имеет большое практическое значение. Особенно неравномерно осаждается металл на изделиях сложной конфигурации. Это отрицательно сказывается на антикоррозионных, механических, электрических и других свойствах покрытия, поскольку на отдельных участках его толщина может быть меньше минимально допустимой. При некоторых обстоятельствах, чаще в глубине пустотелых деталей (в трубах, глубоких отверстиях и т. д.), покрытие вообще отсутствует. [c.259] Говоря о равномерности распределения тока на поверхности металла, принято различать микрораспределение и макрораспределение тока и металла на поверхности катода. Под термином микрораспределение обычно понимают распределение скорости осаждения металла на отдельных элементах рельефа с размерами меньшими, чем 0,5 мм. Макрораспределение относится к участкам с большими размерами рельефа поверхности. [c.259] Для характеристики распределения покрытия по макропрофилю предложен термин рассеивающая способность электролита, что означает способность к образованию более или менее равномерных по толщине покрытий. Рассеивающая способность тем лучше, чем равномернее происходит распределение покрытия. Иногда (в последнее время все реже) употребляют термин кроющая способность , под которым подразумевают способность электролита давать покрытие, закрывающее сплошь или частично рельефную поверхность без учета толщины слоя. [c.259] Необходимо отметить, что, несмотря на различие в механизмах макро- и микрораспределения металла на поверхности катода, переход от макро- к микропрофилю непрерывен. Существуют изделия, где для объяснения распределения металла необходимо учитывать оба механизма распределения. [c.260] Распределение тока и металла на макропрофиле. Неравномерное распределение тока на поверхности электродов связано с тем, что ток при прохождении через электролит на пути между анодом и катодом встречает неодинаковое сопротивление, в результате чего на разных участках катода плотность его будет различной вследствие прежде всего геометрических факторов. Учесть геометрические факторы на простых объектах легче, используя представление о полях в электролитах, поскольку первичное (без учета электрохимических процессов на электродах) распределение тока определяется конфигурацией электрического поля, характеризуемой силовыми линиями. На рис. 3.7 дана схема первичного распределения тока на различных электродах. [c.260] В прямоугольном сосуде, где электроды полностью закрывают обе противоположные стенки (подразумевается, что сосуд сделан из диэлектрика), преобладает равномерное распределение тока (см. рис. 3.7). Линии электрического поля идут параллельно. Если электроды расположены параллельно друг другу, но не закрывают полностью стенки, происходит искажение силового поля и плотность повышается от середины к его краю. На катоде со сложным профилем различие в плотности тока выражено еще сильнее. Плотность тока на выступе катода выше, чем в углублении. [c.260] Изучение распределения первичного поля позволяет регулировать равномерность распределения путем изменения геометрических параметров системы. Практически это можно осуществить выбором подходящей формы анодов или катодов, установкой устройств, экранирующих поля. [c.261] Таким образом, чем выше поляризуемость катода и электропроводимость раствора, тем равномернее распределение тока по катодной поверхности при данных геометрических параметрах. [c.263] Иногда для определенных формы и расположения электродов играет роль природа поляризации. Так, устранение путем перемешивания электролита концентрационной поляризации, обусловленной недостаточной конвекцией по высоте катода (стержень, лист и др.), расположенного параллельно (по высоте) аноду, улучшает равномерность распределения тока. Устранение же (перемешиванием) концентрационной поляризации, вызванной ограниченной скоростью подачи разряжающихся ионов к выступающим участкам катода, расположенным перпендикулярно к плоскости анода, наоборот, ухудшает равномерность осаждения металла. [c.264] С увеличением электропроводимости раствора равномерность распределения тока, как правило, улучшается. Однако в тех случаях, когда факторы, способствующие повышению электропроводимости, одновременно, но в большей степени, снижают катодную поляризуемость (например, увеличение температуры раствора), распределение тока может ухудшиться. [c.264] При большой анодной поляризации распределение тока будет более равномерным как на аноде, так и на катоде. Однако такая зависимость возможна лишь при определенных геометрических параметрах, когда анод расположен очень близко к катоду. При достаточно больщом удалении катода от анода, как это обычно бывает на практике, эффект влияния поляризуемости анода на катодное распределение тока очень мал. [c.265] По равномерности распределения тока не всегда можно достаточно точно судить о равномерности распределения металла, которая выражается отношением массы (привеса) или толщины осадка на ближнем участке к массе (привесу) или толщине осадка на дальнем участке катода ЦбШк- Распределение металла совпадает со вторичным распределением тока при данных геометрических параметрах лишь в том случае, если выходы металла по току на ближнем и дальнем участках катода одинаковы, т. е. когда выход металла по току не зависит от плотности тока (рис. 3.10, кривая /). [c.265] Из этого уравнения можно сделать вывод, что распределение металла более равномерно, чем распределение тока, в том случае, если выход металла по току падает при увеличении плотности тока (рис. 3.10, кривая 2). Если же выход металла по току растет с повышением плотности тока (рис. 3.10, кривая 5), то-распределение металла хуже, чем распределение тока. На практике выход металла по току снижается с ростом плотности тока в цианидных и других растворах комплексных солей металлов и повышается в кислых электролитах хромирования, никелирования и др. [c.265] Как уже отмечалось, иногда для улучшения распределения металла по поверхности сложных по форме изделий используют фигурные аноды, по форме соответствующие профилю катода дополнительные аноды, которые подводятся к углубленным участкам изделий неметаллические экраны, затрудняющие прохождение тока к выступающим участкам катода и снижающие тем самым плотность тока на этих местах. [c.265] Экспериментальные методы оценки рассеивающей способности основаны на том, что в сосудах определенной геометрической формы и размера определяют распределение металла на двух или большем числе катодах с различным расстоянием от анодов или же на одном катоде определенной геометрической формы. Полученные таким образом результаты имеют лишь сравнительное значение. Поэтому оценивать рассеивающую способность различных электролитов можно по данным, полученным каким-либо методом при одинаковых геометрических параметрах электролизеров. [c.266] Для непосредственного определения распределения металла и тока удобно применять угловые ячейки с разборным катодом. Угловая ячейка, в которой катод расположен под углом а = 5Г к аноду, носит название ячейки Хулла. Разборный катод состоит из отдельных секций — узких, изолированных друг от друга пластин. Схема измерения представлена на рис. 3.11. [c.266] Силу тока можно определять по падению напряжения, измеряемому потенциометром или милливольтметром с большим внутренним сопротивлением на калиброванных, совершенно одинаковых сопротивлениях 0,05—0,1 Ом, включенных в цепь каждого катода расчет силы тока производится по закону Ома. О распределении тока судят по расположению кривых, характеризующих зависимость силы или плотности тока от расстояния между крайним (ближним к катоду) и последующими измеряемыми участками (номер секции) катода. [c.266] В некоторых случаях для определения рассеивающей способности удобно использовать щелевую ячейку, впервые предложенную Молером (рис. 3.12). В ячейке, представляющей собой сосуд прямоугольной формы, катодное пространство отделено от анодного токонепроводящей перегородкой, причем между ней и одной из боковых стенок ванны образуется щель шириной 1—2 мм. Преимущество щелевой ячейки перед другими заключается в том, что катодное распределение тока в ней не зависит ни от формы, ни от расположения находящегося за щелью реального анода. Кроме того, щель является в данном случае неполяризуемым анодом, не вызывающим концентрационных изменений в растворе. Первичное распределение тока для щелевой ячейки также может быть рассчитано. [c.267] Это отношение может быть найдено по кривым первичного, вторичного и идеально равномерного распределения тока (рис. 3.13). [c.267] Вернуться к основной статье