Электроосаждение никеля из разбавленных по металлу ацетатно-хлоридных электролитов никелирования в условиях стационарного и импульсного режимов электролиза
Диссертация
Автор: Пеганова, Надежда Викторовна
Название: Электроосаждение никеля из разбавленных по металлу ацетатно-хлоридных электролитов никелирования в условиях стационарного и импульсного режимов электролиза
Справка: Пеганова, Надежда Викторовна. Электроосаждение никеля из разбавленных по металлу ацетатно-хлоридных электролитов никелирования в условиях стационарного и импульсного режимов электролиза : диссертация кандидата химических наук : 05.17.03 / Пеганова Надежда Викторовна; [Место защиты: Рос. хим.-технол. ун-т им. Д.И. Менделеева] Москва, 2008 222 c. : 61 08-2/282
Объем: 222 стр.
Информация: Москва, 2008
Содержание:
СПИСОК УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
11 Электроосаждение никеля из растворов с пониженным содержанием металла
12 Методы интенсификации электроосаждения никеля
13 Физико-механические свойства никелевых покрытий
14 Коррозионные свойства никелевых покрытий
15 Особенности электроосаждения металлов при импульсном электролизе Формы импульсного тока Роль импульсов и пауз в электродных процессах
151 Выход по току осадков никеля и скорость их осаждения
152 Влияние параметров импульсного тока па морфологию, субструктуру и свойства никелевых покрытий
153 Влияние импульсных токов на содержание примесей в осадках
16 Выводы из обзора литературы
ГЛАВА 2 МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЙ
21 Приготовление электролита
22 Анализ электролита
221 Определение концентрации ионов никеля
222 Определение концентрации ионов хлора
23 Измерение электрической проводимости электролита
24 Подготовка катодов для электроосаждения никеля
25 Определение шероховатости поверхности основы
26 Определение выхода по току никеля
261 Определение выхода по току никеля в стационарном режиме
262 Определение выхода по току никеля в импульсном и двухимпульсном режимах
27 Определение пористости никелевых покрытий
28 Измерение микротвердости никелевых покрытий
29 Определение пластичности покрытия
210 Получение катодных поляризационных кривых
2101 Получение суммарных катодных поляризационных
2102 Получение парциальных катодных поляризационных кривых
211 Расчет равновесного состава и концентрационных изменений компонентов раствора на основе ацетата никеля при стационарной диффузии
212 Расчет равновесного состава и концентрационных изменений компонентов раствора на основе ацетата никеля при нестационарной диффузии
ГЛАВА 3 РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
31 Влияние состава электролита и режима электролиза на качество осадков никеля (по внешнему виду), выход по току, допустимую катодную плотность тока и скорость осаждения никеля
311 Электрическая проводимость электролитов никелирования
32 Исследование особенностей массопереноса в электролитах на основе ацетата никеля
321 Равновесный состав электролитов никелирования
322 Поверхностные концентрации компонентов электролита на основе ацетата никеля
323 pHs прикатодого слоя ацетатного электролита в зависимости от режима электролиза
33 Кинетика электродных процессов в электролитах никелирования
331 Влияние состава электролита и режима электролиза на изменение потенциала и тока во времени
332 Влияние состава электролита и режима электролиза на суммарные и парциальные катодные поляризационные кривые выделения никеля и водорода
34 Физико-химические свойства никелевых покрытий
341 Микротвердость осадков никеля
342 Защитные свойства никелевых покрытий
343 Морфология осадков никеля
ГЛАВА 4 ВЫВОДЫ
Введение:
Процесс никелирования широко применяется в промышленности для придания изделиям защитных и декоративных свойств. Наиболее распространенными электролитами, используемыми для нанесения матовых и блестящих никелевых покрытий, являются электролиты типа Уоттса, содержащие в своем составе около 1 моль/л никеля. Однако, из которых покрытия хорошего качества получаются при относительно низких катодных плотностях тока (до 7 А/дм ). Это привело к тому, что гальванотехника с учетом ее широкого применения в различных отраслях народного хозяйства стала основным источником загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами. Со сточными водами и в виде отработанных высококонцентрированных растворов безвозвратно теряются сотни тонн цветных металлов, непроизводительно расходуются водные ресурсы.
В настоящее время необходимы высокопроизводительные, низкотемпературные электролиты, имеющие более низкую концентрацию основных компонентов. Снижение содержания солей металлов в электролитах без ухудшения свойств покрытий дает значительный эффект за счет уменьшения расхода реактивов на приготовление ванн и их корректировку, снижения затрат на очистку сточных вод [1-16].
В последнее время также остро встала задача получения никелевых осадков с заданными функциональными свойствами, особенно выросла доля никелевых покрытий в производстве электронной техники, предъявляющем специфический комплекс требований к никелевым покрытиям и электролитам никелирования. Наряду с обычными требованиями к покрытию, такими как декоративный внешний вид, хорошее сцепление с основой, равномерность толщины, появляются требования пластичности и малой напряженности, связанные с необходимостью проведения последующих механических операций (гибки, обжима, вырубки, завальцовки, холодной сварки) в процессе сборки изделий и их присоединения к схемам; малой пористости при небольших толщинах осадков (3-9 мкм), используемых в качестве противодиффузионного слоя, высокой электрической проводимости и др. Решить эту задачу только традиционными методами - разработкой новых электролитов, введением поверхностно-активных веществ и комплексообразующих компонентов, повышением плотности тока за счет более высоких температур и перемешивания электролита - не представляется возможным. Электролизер и источник его питания должны рассматриваться как единая электрохимическая система, в которой обязательным и взаимообусловленным является совершенствование её обеих сторон, т.е. как электролизера с электролитом, так и источника питания с импульсами тока определенной формы и параметров. Использование в процессах электролиза непостоянного периодического тока, толчка тока, ультразвука обусловило создание в прикладной электрохимии нового научного направления — нестационарного электролиза.
Интерес к применению для электроосаждения металлов импульсных токов вызван широкими возможностями, которые при этом открываются для управления структурой и свойствами осадков, включая шероховатость поверхности, размер зерен, твердость, а также возможностью интенсификации процессов осаждения по сравнению с применением постоянного тока. Такая возможность связана отчасти с тем, что в этих условиях удается работать при средней (по времени) плотности тока, более близкой к предельной диффузионной, чем это допустимо при постоянной плотности тока. Это связано с улучшением равномерности распределения тока по поверхности, так как на выступах плотность тока становится ниже и подавляется дендритообразование [17].
С позиции расхода осаждаемого металла импульсный электролиз более экономичен, чем стационарный, поскольку в импульсных режимах возможно уменьшение нормативной толщины покрытий, вследствие улучшения их свойств, отсутствует рост дендритов, повышается равномерность осадка в отверстиях. Также импульсный электролиз в ряде случаев позволяет обойтись без введения в электролиты специальных добавок. Это упрощает состав электролита, управление процессом и переработку отходов, дает преимущества с точки зрения повторного использования солей металлов в гальваническом процессе. Следовательно, снижается количество отходов и производственных стадий [18].
В общем, эффективность влияния импульсного электролиза определяется его параметрами и степенью необратимости электродного процесса. Она ослабевает при переходе сопряженных систем электролиза к простым, от комплексных электролитов к простым, при повышении температуры раствора, а также уменьшении амплитуды импульсов и частоты поляризующего тока.
Однако, несмотря на все преимущества данного направления, процесс плохо изучен, особенно для комплексных электролитов, в частности для разбавленного ацетатно-хлоридного электролита никелирования сведения отсутствуют.
Целью диссертационной работы является : Исследование закономерностей процесса нанесения никелевых покрытий из разбавленных по металлу ацетатно-хлоридных электролитов, обеспечивающих получение осадков с высокой скоростью их нанесения и отличающихся определенными функциональными свойствами.
На защиту выносятся :
1. Результаты экспериментального определения параметров импульсного режима электролиза при электроосаждение никеля, позволяющих улучшить внешний вид покрытий, повысить допустимую катодную плотность тока и скорость осаждения никелевых покрытий;
2. Результаты исследования зависимости потенциала и тока во времени при импульсном электролизе. Влияние продолжительности паузы на характер изменения кривых спада потенциала и тока во времени;
3. Результаты исследования кинетики процесса электроосаждения никеля в условиях стационарного и импульсного электролиза;
4. Теоретические расчеты, свидетельствующие о стабильности никель- и водородсодержащих (рНэ) компонентов в прикатодном слое в условиях стационарного и импульсных режимов электролиза;
5. Результаты исследования влияния режимов электролиза на физико-химические свойства полученных осадков.
|
