Центральный металлический портал РФлучшие сервисы для Вашего бизнеса

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

Открыт новый раздел: Прайс-листы в файлах! (Excel и др.), доступен упрощенный просмотр прайсов без скачивания!
Полезные статьи -> Защита от коррозии металла, гальваника, ЭХО -> Электрохимическая защита, обработка (ЭХО) -> Электрохимическое покрытие и осаждение металлов -> Часть 6

Электрохимическое покрытие и осаждение металлов (Часть 6)

только в текущем разделе

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

Последние обсуждаемые темы

Самые обсуждаемые темы за все время

 Тема

Влияние агрессивных сред на цинковое покрытие

Защита чугунных труб

Хромирование стали

Технология серебрения металлов

Хромирование корпусов часов

Аффинаж в кустарных условиях

Удаление ржавчины со стали химическим методом

Серебрение латуни

Частые вопросы и ответы по разделу

Виды травления стали

 Тема

Сообщений 

Частые вопросы и ответы по разделу

11

Хромирование стали

5

Просто вопрос почему не лудят современные машины

3

Воронение стали

2

Удаление ржавчины со стали химическим методом

1

Серебрение латуни

1

Виды травления стали

1

Металлизация отверстий

1

Гальваническое покрытие алюминия

1

Декоративное лужение

1

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

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ:



запомнить  Регистрация

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

Марки металлов
Калькулятор веса металла

Новости

Статьи

Электрохимическое покрытие и осаждение металлов
Особенности электрохимической защиты титана и некоторых сплавов
Инструмент и приспособления для ЭХО

НОВЫЕ ОБЪЯВЛЕНИЯ

Ч 06:44 Круги чугунные СЧ

Ч 15:41 Пулестойкая броня 110г13л

Т 15:41 Валы, валки, оси, ролики по чертежам заказчика

Т 15:38 Утяжелители чугунные УЧК 257...530

Ч 15:36 Куплю нержавейку Б 26 Б 55 Б 88

Ч 15:36 Прутки нержавеющие h9 калиброванные 16мм AISI 304

Т 15:35 Материалы с хранения

Ч 15:34 Прутки нержавеющие h9 калиброванные 14мм AISI 304

Ч 15:34 Прутки нержавеющие h9 калиброванные 12мм AISI 304

Ч 15:34 Полоса нержавеющая шлифованная AISI 304 40х4

У 15:34 Валы шлицевые, гладкие, вал-шестерни. Изготовление

Ч 15:34 Инструментальные пружины для штампов iso 10243

НОВОСТИ

24 Сентября 2016 17:05
Автомобильно-экскаваторный футбол

18 Сентября 2016 21:30
Подготовка к эксплуатации самого большого круизного лайнера в мире (20 фото)

25 Сентября 2016 17:31
Китайский выпуск холоднокатаного листа в августе упал на 2,2%

25 Сентября 2016 16:40
”Южноуральский арматурно-изоляторный завод” начал модернизацию литейного производства

25 Сентября 2016 15:53
Австралийский экспорт стального лома за 7 месяцев упал почти на 24%

25 Сентября 2016 14:13
15 624 кг золота добыли в Якутии с начала года

25 Сентября 2016 13:21
Мировой выпуск стали в августе вырос на 1,9%

НОВЫЕ СТАТЬИ

Проволока сварочная Св-06Х19Н9Т для сварки легированных сталей

Сетка нержавеющая сварная - виды и особенности

Проволока нержавеющая сварочная и её применение в промышленности

Прием металлолома в Москве

Болты - технология, свойства, применение

Разновидности систем кондиционирования, технические и эксплуатационные характеристики

Какая бывает керамическая плитка для полов

Как изготавливают трубопроводные отводы

Преобразователи напряжения от производителя

Лом меди: особенности оценки

Основные виды профнастила

Основные характеристики и сфера применения штабелеров

Тепло- и холодоаккумуляторы в промышленном оборудовании

Способы и технологии выравнивания пола

Виды аутсорсинговых услуг в современном бизнесе

Строительное оборудование из Европы

Нержавеющая стать – идеальное решение в условиях агрессивной среды

Виды пломб применяемых для опечатывания грузов

Использование настилов на промышленных и строительных объектах

Настилы и ступени из нержавеющего ПВЛ листа

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

Открыт новый раздел: Прайс-листы в файлах! (Excel и др.), доступен упрощенный просмотр прайсов без скачивания!

Компания "РДМ" предлагает металлопрокат.

Рейтинг@Mail.ru

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

2009-2014 © Любое копирование материалов без активной ссылки на metallicheckiy-portal.ru запрещено!
Использование материалов в печатных изданиях только с разрешения администрации портала.