Центральный металлический портал РФлучшие сервисы для Вашего бизнеса

 ГЛАВНАЯ   МЕТАЛЛОТОРГОВЛЯ   ОБЪЯВЛЕНИЯ   ПРАЙСЫ   КОМПАНИИ   СТАТЬИ   РАБОТА   ФОРУМ   ГОСТы   МАРОЧНИК   КАЛЬКУЛЯТОР   БИРЖЕВЫЕ ЦЕНЫ   ВЫСТАВКИ  

Полезные статьи -> Защита от коррозии металла, гальваника, ЭХО -> Электрохимическая защита, обработка (ЭХО) -> Электрохимическое покрытие и осаждение металлов -> Электрохимическое покрытие и осаждение металлов

Электрохимическое покрытие и осаждение металлов

Оглавление статьи Страницы статьи:  1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11 

Для этого подходят воспроизводимые условия испытания, которые позволяют путем адсорбции или адгезии нанести на единицу поверхности определенное количество какого-либо вещества. При изменениях загруженности электролитической ячейки тоже может иногда потребоваться дополнительное регулирование силы тока. Дополнительное регулирование может выполняться ступенчато, что облегчается при соответствующем исполнении источника электрического питания, и делается по принципу настройки характеристики. Однако все эти методы являются лишь приближенными, так что в вышеназванных сложных случаях, особенно при учете распределения плотности тока на отдельном изделии, нужно проводить модельные испытания с конкретным измерением толщины осажденного слоя, чтобы определить плотность тока, которая должна быть установлена в электролитической ячейке аналогичной геометрии.

Отклонения от рабочей температуры

При правильном выборе мощности средств для подогрева и охлаждения рабочая температура обычно может поддерживаться традиционными способами с достаточной точностью. Поэтому при современных процессах с учетом сильной зависимости результатов от температуры при регулировании не допускают отклонения температуры более чем на 1 К.

Одним из источников погрешности при установлении температуры является слишком большая энтальпия изделий, начальная температура которых резко отклоняется от нормы; на начальной стадии электролиза (в течение нескольких секунд) на поверхности еще действует значительно отклоняющаяся температура. Это особенно нужно учитывать в тех случаях, когда изделия поступают холодными в горячий электролит.

Гидродинамические условия

Установление определенных гидродинамических условий на поверхности электрода является самой сложнейшей проблемой при поддержании постоянства условий испытания. За исключением случаев простейшей геометрии электродов, в настоящее время невозможно рассчитать массообмен, определяемый толщиной пограничного слоя, для конкретного исполнения агрегата. Для эмпирического определения можно применить приближенные модели с предельной плотностью тока электрохимических реакций, предпочтительно окислительно-восстановительных, например Fe2+/Fe3+ или [Fe(CN)6 ]3_/[Fe(CN)6 ]4_ , или же восстановление Ag+ или Hg2+ при малых концентрациях (в виде следов).

Основным типом конвекции в электролизной ячейке является естественная конвекция, которая при отсутствии каких-либо процессов массообмена (т. е. без подвода тока) вызывается местными различиями в плотности электролита. При реакциях на электродах без тока или с протеканием тока уже создаются различия в плотности, которые вызывают дополнительные конвективные течения около поверхностей электродов. Особенно интенсивное перемешивание пограничного слоя вызывается выделением газа на электродах. Для зависимости толщины диффузионного слоя б от плотности тока j было предложено выражение: б = a0jx,

показатель степени х в котором, по литературным данным, колеблется от — 0,2 до —0,5. При этом постоянная а0 в случае вертикальных электродов зависит от их высоты и типа течения электролита (ламинарное или турбулентное). Однако в случае электродов со сложным контуром дать какие-либо рекомендации невозможно. В качественном отношении процессы по интенсивности перемешивания можно расположить примерно в следующий ряд:

1) естественная конвекция;

2) осаждение металла с повышенной плотностью тока;

3) движение электродов с повышенной относительной скоростью;

4) движение электролита с повышенной относительной скоростью;

5) движение электролита, вызываемое усиленным выделением газа;

6) осаждение металла и выделение водорода с повышенной плотностью тока;

7) сочетание процессов 3 и 4 или 6.

Для поддержания постоянства условий процесса в отношении конвекции имеют Значение два соображения:

а) установление достаточно высокого коэффициента массопередачи для главного компонента при осаждении металла, так чтобы плотность тока диффузии была бы с достаточным запасом ниже предельной. Без применения специальных добавок для получения гладкой поверхности при толщинах покрытия в несколько микрометров и более рабочая плотность тока не должна превышать половины jdgr, так как иначе никак не удастся избежать увеличения шероховатости покрытия, а влияние местных конвективных потоков будет очень сильным («прогорание» на остриях и кромках электродов);

б) установление возможно более равномерного распределения коэффициентов массопередачи для всех компонентов электролита, влияющих при вторичных процессах на осаждение металла. Для этого благоприятен такой вид вынужденной конвекции, который при заданных условиях геометрии электродов обеспечивает относительно наибольшую равномерность.

Другой принцип, позволяющий ослабить влияние различных гидродинамических условий, заключается в предпочтительном применении таких электролитов, когда характерные процессы, ведущие к формированию требуемых свойств, не контролируются конвективной массопередачей каких-либо веществ, участвующих в процессе на электродах. Впрочем, и здесь имеются ограничения. Сглаживание, например, может быть обеспечено только регулирующим действием диффузионного слоя, испытывающего влияние конвекции. Разработка сравнительно нечувствительных электролитов открывает возможность стабилизировать условия процесса независимо от гидродинамических условий. Однако в последнее время замечено, что именно современные высокоэффективные электролиты проявляют высокую чувствительность к отклонениям в гидродинамических условиях.

 

Распределение плотности тока

Поскольку плотность тока при электрохимическом осаждении металла, и толщина осадка непосредственно связаны между собой, неоднородное распределение плотности по площади электрода вызывает местные различия в толщине покрытия. Для оценки влияния технологических режимов процесса на распределение плотности тока обычно применяют показатель «способность к рассеянию». Под этим термином понимают способность электролита постепенно компенсировать неравномерность распределения плотности тока, вызванную электрическим полем, диффузионными процессами и кристаллической структурой поверхности подложки.

По типичным факторам и характерным явлениям целесообразно рассмотреть: первичное электрическое поле; вторичное электрическое поле (способность к макрорассеянию); диффузионные процессы (способность к микрорассеянию и сглаживанию); проницаемые пленки и кристаллизацию (способность к субмикрорассеянию и формирование блеска — зеркальности).

В качестве меры относительных различий в плотности тока вдоль координаты l, направленной перпендикулярно к поверхности электрода можно предложить коэффициент рассеяния, определяемый по формуле:

μ = (∂j/∂l*l)ΔU

причем напряжение между электродами должно поддерживаться постоянным. Под плотностью тока при этом понимается величина тока, обусловленная конкретной реакцией на электродах при осаждении металла.

Первичное электрическое поле

При пренебрежимо малой поляризации на электродах коэффициент рассеяния в какой-либо точке, где плотность тока равна jE определяется по формуле

μ = -jE/ΔUx;

таким образом, способность к рассеянию увеличивается с повышением клеммового напряжения ΔU и электропроводности электролита x.

Решающим показателем, для перехода к вторичному электрическому полю является так называемый параметр поляризации:

Р = xdе/dj, (3.32)

в который входит тангенс угла наклона поляризационной кривой (плотность тока — потенциал) — de/dj. Пока эта величина мала по сравнению с отношением ΔU/jE, поляризацией электрода можно пренебречь и определять распределение тока по методам расчета электрической «воронки потенциалов» (линий тока), т. е. решением дифференциального уравнения Лапласа или моделированием.

Из данных практического опыта следует, что в электролизных ячейках большой протяженности с характеристическими разностями длин Аl больше нескольких сантиметров распределение плотности тока определяется в основном первичным электрическим полем.

Способность к макрорассеянию

Взаимодействие между электрическим полем и поляризацией электрода ведет на участке от нескольких сантиметров до миллиметра к получению распределения плотности тока, которое тем более равномерно, чем больше параметр поляризации Р. На рис. 3.18 схематически противопоставлены типичные кривые плотность тока — потенциал, из которых следует, что тангенс угла наклона кривой de/dj зависит не только от типа электролита, но и от плотности тока.

Для простых электролитов без добавки ингибитора можно установить на отдельных участках (см. рис. 3.18) следующий качественный характер кривых:

Участок I: отношение de/dj велико; в технике эта область не может быть использована, так как плотности тока слишком малы (равновесный потенциал электродов относительно электролита).

Участок II: отношение de/dj сравнительно мало в области экспоненциального подъема; это рабочий диапазон, который может быть применен в технологическом процессе.

Участок III: отношение de/dj велико в области предельной плотности тока; в технике этот участок не может быть использован, так как осаждаемый слой получается слишком шероховатым или даже порошкообразным.

В комплексных или в простых электролитах с добавкой ингибитора при пологом или большей частью ступенчатом ходе кривой плотность тока — потенциал на участке II получается обычно хорошая способность к макрорассеянию. Если при изменении технологических условий улучшения способности к макрорассеянию не достигается, то нужно видоизменить имеющееся электрическое поле, применив фасонные аноды или диафрагмы (из непроводящего материала, стойкого по отношению к электролиту).  

Способность к микрорассеянию и выравниванию

Общая оценка показывает, что влиянием электрического поля при обычных значениях электропроводности применяемых в технике электролитов и расстояниях между электродами в несколько сантиметров при характеристических разностях длин на поверхности электрода Al менее 100 мкм в большинстве случаев можно пренебречь. Напротив, при этом появляются локальные различия в перенапряжении диффузии или скорости диффузии веществ, влияющих на электрохимическую реакцию (например, ингибиторов), обусловленные неоднородностью профиля поверхности и расположенного перед ней диффузионного слоя.

В соответствии с различной величиной и знаком коэффициента рассеяния на этом «микропрофиле» в ходе электролиза происходит изменение высоты микронеровностей, описываемое выражением

Rt = Rto ехр (-μΔх),

график которого схематически представлен на рис. 3.19. Это выражение является лишь приближенным, поскольку μ const-(б, j,) но все же оно воспроизводит типичный характер процесса при различных значениях μ:

а. μ = 0. По всему микропрофилю рассматриваемого участка получается постоянная плотность тока (jЕ = const), что означает идеальную способность к макрорассеянию.

б. μ < 0. При этом в случае Δх > 0 (осаждение покрытия) происходит увеличение шероховатости поверхности, а при Δх < 0 (растворение покрытия) достигается сглаживание поверхности.

в. μ > 0. При этом в случае Δх > 0 (осаждение покрытия) происходит сглаживание поверхности, а при Δх < 0 (растворение слоя) — увеличение шероховатости.

В техническом отношении особенно важна возможность сглаживания микропрофиля при определенных условиях в ходе нанесения покрытия. Предпосылкой для этого является либо уменьшающееся ингибирование, либо увеличивающееся активирование электрохимической реакции осаждения металла в углублениях микропрофиля. Возможность этого обеспечивается градиентом концентрации dc/dl «регулируемого компонента», который возникает вследствие затрудненной диффузии; в первом случае градиент должен быть отрицательным, а во втором — положительным. Возникновение градиента концентрации возможно только тогда, когда ингибитор подвергается превращению в результате реакции на поверхности электрода или внедряется в эту поверхность. Аналогичным образом активатор должен возникать на поверхности электрода или образовываться впоследствии. В сложных случаях возможно, что превращение или образование регулирующего компонента определяется одной или несколькими вторичными реакциями с другими веществами. Диффузионный слой может играть роль «регулирующего слоя» при условии, что его толщина локально увеличивается по направлению углублений профиля.

Для большой части добавок со сглаживающим действием может быть принят механизм действия, соответствующий адсорбционно-диффузионной теории сглаживания.

Способность к субмикрорассеянию, субмикросглаживание и образование зеркальности

В области микродиапазонов рассматриваются в основном те неоднородности профиля поверхности, которые еще могут быть выявлены оптическим микроскопом.

Диапазон примерно от 0,5 до 0,002 мкм применительно к уже употребляемым терминам может быть назван «субмикродиапазоном».

Оглавление статьи Страницы статьи:  1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11 

Автор: Администрация   Общая оценка статьи:    Опубликовано: 2011.11.03   

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ:



запомнить  Регистрация

Металлоторговля:
Объявления
Прайсы (по торг. позициям)
Прайсы (в файлах)

Марки металлов
Калькулятор веса металла

Новости

НОВЫЕ ОБЪЯВЛЕНИЯ

12:50 Заклепки алюминиевые ударные оптом

12:47 Продаются круги шх15 оптом.

10:48 Купим подшипники разные

08:49 Труба ТФ 89х7 НД-2-2-20 2У1

07:39 Сварочные агрегаты АДД 2х2502, АДД 2х2502 П, АДД 2х2502 ПВГ

07:39 Сварочный генератор ГД 2х2503, генератор ГД 4004,

07:39 Дизельные электростанции АД 150

17:51 Металлорежущие станки плазменной и газовой резки

17:50 Проектирование и изготовление пресс-форм

17:11 Пресс-форма по образу или оригиналу изделия

НОВОСТИ

24 Марта 2017 17:16
Станки с ЧПУ для гибки проволоки в работе

22 Марта 2017 14:08
Необычные строения из алюминия в Японии (17 фото)

20 Марта 2017 23:31
Станки и оборудование специалисты смогут выбрать на выставке Mashex Siberia

25 Марта 2017 17:41
Выпуск стали в ЕС в феврале 2017 года упал на 0,6%

25 Марта 2017 16:06
”Красцветмет” – лидер аффинажа в России и мире

25 Марта 2017 15:27
Тайваньский импорт чугуна в феврале упал на 76%

25 Марта 2017 14:50
На Чебоксарской ГЭС при участии ”Силовых машин” завершена реконструкция гидроагрегата №5

25 Марта 2017 14:08
”Polymetal” в 2017 году планирует сохранить объемы в условном золоте в Магаданской области

НОВЫЕ СТАТЬИ

Пищевое оборудование из нержавеющих сталей

Лист нержавеющий холоднокатанный AISI 310S

Нержавеющий холоднокатанный и другие виды листового проката по AISI

Эффективность технологии ультразвуковой очистки поверхностей

Фурнитура и комплектующие для откатных ворот

Конструкция и особенности наиболее применяемых видов силовых трансформаторов

Основные виды натурального камня

Труба из нержавеющей стали: классификация и область применения

Разновидности труб из коррозионностойкой стали и их применение в бытовых и промышленных условиях

Труба нержавеющая 20Х23Н18 для химпрома

Труба нержавеющая в обеспечении комфортной работы предприятий

Купить металлопрокат в Тамбове

Что лучше: купить квартиру с отделкой или без отделки?

Технологии остекления балконов и цены в Киеве

Гравировка на металле: улучшаем офис для успеха в бизнесе

Использование трубы нержавеющей 12Х18Н10Т в машиностроении и других остраслях

Труба нержавеющая 10Х17Н13М2Т в отраслях промышленности

Труба нержавеющая 06ХН28МДТ в котельной промышленности

 ГЛАВНАЯ   МЕТАЛЛОТОРГОВЛЯ   ОБЪЯВЛЕНИЯ   ПРАЙСЫ   КОМПАНИИ   СТАТЬИ   РАБОТА   ФОРУМ   ГОСТы   МАРОЧНИК   КАЛЬКУЛЯТОР   БИРЖЕВЫЕ ЦЕНЫ   ВЫСТАВКИ  

Компания "РДМ" предлагает металлопрокат.

Рейтинг@Mail.ru

О портале : Информация и правила : Реклама : Тарифы для компаний : Наши контакты : Связаться : Личный кабинет : Регистрация

2009-2017 © Любое копирование материалов без активной ссылки на metallicheckiy-portal.ru запрещено!
Использование материалов в печатных изданиях только с разрешения администрации портала.