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 

Использование покрываемого металла в качестве восстановителя (цементирование). Для наименования этого процесса применяют и другие синонимы: ионный обмен, процесс вытеснения металла и др. Сущность явления заключается в том, что два электрохимических процесса взаимно связаны между собой: растворение металла подложки в процессе анодной реакции (например, Fe - Fe2+ + 2е-); катодное осаждение металла покрытия (например, Sn2 + 2е- - Sn.

Электроны движутся как местные токи от участков анодного растворения к участкам катодного осаждения. Как только на каком-либо участке металл покрытия будет осажден с прочным сцеплением (хотя бы только в виде моноатомарного слоя), из него не сможет переходить в раствор никакой металл. Отсюда следует, что осаждение представляет собой переходный процесс, конец которого достигается при полном покрытии поверхности подложки покрывающим металлом. На рис. 3.20 приведено качественное изменение потенциала и силы тока (локального) в таком процессе на двух различных примерах. Кривые 1 и 1 характеризуют быстро образующийся плотный тонкий слой, а кривые 2 и 2 — медленно образующийся более толстый, но очень пористый слой.

Обычно осаждаемые слои тем толще, чем выше их пористость. Ход процесса электрокристаллизации и обусловливаемые им свойства осажденных слоев определяются перенапряжением, которое зависит от локальных плотностей тока. Локальная плотность тока получается тем большей, чем больше разность потенциалов по отношению к обратимому потенциалу противоположной реакции и чем больше обменная плотность тока этой реакции. Если при осаждении металла плотность локального тока больше предельной плотности тока диффузии, то металл осаждается в виде порошка, не сцепленного с поверхностью подложки. Примером является реакция, протекающая при вводе активного железа или стали в электролит, содержащий CuS04.

Нередко при цементировании наблюдается осаждение сплава между металлом подложки и металлом покрытия (например, слоев меди, никеля и золота на цинке). Предпосылкой для этого должна быть только возможность осаждения сплавов при более положительном потенциале, чем потенциал металла подложки.

Аналогичные процессы протекают и тогда, когда в качестве электролита применен расплав соли, как при горячем лужении черных металлов во флюсе типа SnCl2. Вследствие более высоких температур при этом одновременно стимулируется образование сплава (интерметаллического соединения) между обоими металлами (FeSn2).

Этот процесс в технологическом отношении выгоднее из-за отсутствия электрооборудования для подачи внешнего тока; недостатком его является более сильная зависимость качества покрытий от исходного состояния металлических деталей и от непрерывного изменения состава электролита в процессе эксплуатации, а также гораздо меньшая управляемость реакций. Поэтому такой вид осаждения может быть применен лишь как дополнение к электролитическому осаждению металлов в специфических случаях.

Добавление восстановителей в электролит. В качестве восстановителей для осаждения металлов пригодны такие вещества, которые вступают в одну или несколько реакций с гораздо более отрицательным обратимым потенциалом, чем потенциал восстановления соответствующих ионов металла; ход реакции в электролите, однако, сильно затормаживается, а на поверхности металла, напротив, каталитически ускоряется.

Способы восстановления, наиболее важные в промышленности, осуществляются применительно к серебру, меди и никелю, причем в качестве восстановителей хорошо зарекомендовали себя для серебра и меди формальдегид и его производные, а для никеля полифосфит натрия или производные гидрида бора. Чтобы обеспечить большую долговечность применяемых сплавов, необходимо по возможности предотвращать ход автокаталитических реакции во всех тех местах, где это не нужно. При этом особенно опасно выпадение в осадок труднорастворимых соединений Cu20 и Ni3(P03)2, которые могут вызвать спонтанный самораспад растворов. Для противодействия такому явлению присаживают стабилизаторы, которые предотвращают выпадение в осадок ионов Си+ вследствие образования комплексов с ними или же ингибируют реакцию образования осадка (зародышеобразования).

Серебро. Восстановление растворов, содержащих серебро, при помощи формальдегида происходит очень быстро. При этом реагирующие растворы наносят сначала непосредственно на осеребряемую поверхность, которую сенсибилизируют растворами солей олова, чтобы мог начаться процесс. Сравнительно большая доля металла, прореагировавшего не на поверхности, может быть легко утилизирована.

Областями применения, оправдавшими себя уже в течение многих лет, являются серебрение стекла и нанесение электропроводных покрытий на неметаллы (модели для гальванической формовки).

Медь. Восстановительно-окислительный потенциал реакции формальдегида

НСНО + 3ОН- — НСОО- + 2Н20 + 2е-

с повышением величины рН становится более отрицательным, так что благоприятна добавка едкого натра NaOH. В щелочных растворах (при рН 11-13) ионы Сu2+ должны удерживаться в растворе комплексообразователями (тартратом, ЭДТУ). В качестве стабилизаторов, которые должны связывать ионы Сu+ (образующиеся как промежуточный продукт) и предотвращать выпадение Cu20 в осадок, хорошо зарекомендовали себя тиомочевина и гетероциклические соединения, содержащие азот и серу. Такие способы нашли широкое техническое применение для осаждения прочно сцепленных слоев на полимерных материалах (пластмассах) с последующим никелированием, а в последнее время главным образом также и для получения электропроводных покрытий и для формирования сквозных контактов при производстве печатных схем. Для последней из этих целей применения желательны высокие скорости осаждения (примерно до 5 мкм/ч), которые могут быть достигнуты при высоких значениях рН с применением комплексных стабилизаторов.

Никель. Автокаталитический процесс осаждения никеля протекает при решающем участии активного водорода, который образуется на поверхности металла, действующего как катализатор, например с применением гипофосфита по реакции

Н2Р0-2 + Н20 + 2MeKat2РО-з + 2МеН.

Скорость всего процесса в таком случае определяется восстановлением ионов Ni2+ активным водородом, связанным с металлом-катализатором (возможно в форме гидрида):

4МеН+ 2Ni2+ = 4 MeKat + Ni + Н2 + 2Н+.

Такой механизм реакции объясняет, почему осаждение никеля может быть вызвано только некоторыми металлами (Со, Au, Pd, Rh) и продолжается затем на никеле. Однако оказывается, что может быть осажден максимально 1 моль никеля при одновременном выделении 1 моля водорода. При добавлении ионов Си2+ в электролит и попутном осаждении меди скорость осаждения может быть существенно повышена.

Типично также, что в зависимости от примененного восстановителя в слой покрытия внедряются фосфор в виде фосфида или бор в виде борида. Содержание фосфора (до 15 %) повышается с повышением концентрации гипофосфита и снижается со снижением значения рН. Покрытия, содержащие более 8 % Р, обычно уже не являются ферромагнитными.

Для стабилизации технологических режимов добавляют комплексообразователи и ингибиторы, а также буферные вещества. В случае гипофосфитных электролитов скорость осаждения может быть существенно повышена при добавке различных веществ, например ионов фтора F-, а также небольших количеств тиомочевины, роданида или селеновой кислоты. Сообщалось о скоростях осаждения до 30 мкм/ч. В ходе процесса осаждения электролит обогащается фосфитом, так что ввиду повышенной склонности к самораспаду электролит приходится восстанавливать. Опробованные до настоящего времени способы с ионообменниками сравнительно дороги, так что в каждом конкретном случае необходимо принимать решение об экономичности такой операции. Покрытия, полученные способом восстановления, обычно отличаются от осажденных электролитическим путем меньшей пористостью и более высокой стойкостью против коррозии, а также более высокой твердостью и износостойкостью, особенно после дополнительной термической обработки. Особым преимуществом является также получение более равномерной толщины слоя на деталях сложной формы. При этом необходимо учитывать повышенные издержки и затрудненный контроль непостоянных технологических условий. Более широкие возможности применения открылись при нанесении покрытий на неметаллические материалы (в частности, пластмассы). С применением промежуточного подслоя из меди, осажденной без тока, а также все чаще и без такого подслоя получают прочно сцепленные никелевые покрытия. Перед осаждением никеля шероховатость поверхности пластмассы увеличивают вымыванием бутадиеновой фазы в сильно протравливающем растворителе, чем обеспечивается хорошее механическое сцепление получаемого осадка (рис. 3.21).

 

Оборудование для гальванотехнического осаждения металлов

Для осуществления процессов, представленных в табл. 3.1, необходим ряд типовых устройств. В зависимости от степени участия человека проводится различие между аппаратами ручного управления, механизированными аппаратами и агрегатами и автоматизированными агрегатами. В агрегатах с программным управлением весь цикл от загрузки до сдачи готовых изделий в нормальных условиях может быть выполнен без вмешательства обслуживающего персонала. В соответствии с большим числом последовательных этапов обработки поверхности и нанесения покрытия современный агрегат представляет собой довольно сложную систему ванн, транспортных устройств, устройств питания электроэнергией и водой. К агрегату относятся насосная система для перекачивания электролита, промывочной воды и сточных вод, элементы управления и регулирования, а также приспособления для обеспечения требований техники безопасности и охраны труда. Схема всего комплекса современного агрегата показана на рис. 3.22, а общий вид автомата для нанесения гальванических покрытий — на рис. 3.23.

Ввиду сложного характера оборудования для электрохимического нанесения покрытий в промышленном производстве наиболее благоприятное решение — пространственное объединение всех подобных технологических этапов в одном комплексе зданий.

Повышение производительности труда достигается в первую очередь повышением производительности процессов, необходимых для получения покрытий требуемого качества, рациональным повышением степени автоматизации, уменьшением числа этапов обработки и повышением степени загруженности комплексных агрегатов. Наибольшая потребность в рабочей силе пока приходится на подготовительные и вспомогательные работы, например на механическую подготовку, приготовление и смену электролитов и т. д.

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

16:52 Уголки для упаковки стекла, зеркал и прочих материалов

16:49 Инъекционные пакеры 18 мм оптoм

16:47 Пресс-форма для литья пoд заказ

15:30 Шнеки и шнековые конвейеры

13:33 Задвижки 30с41нж Ду200 Pу16

11:13 продам бу трубу

11:03 Бочка нержавеющая

17:21 КГ2132 пресс механический

17:19 горизонтально расточной станок 2a622

17:17 2Е450АФ30 координатно расточной станок

НОВОСТИ

14 Ноября 2018 16:14
Башня Пирамиденкогель (10 фото, 1 видео)

13 Ноября 2018 17:15
Телескопический велосипед своими руками

14 Ноября 2018 17:58
Японские портовые запасы алюминия в октябре упали на 0,3%

14 Ноября 2018 16:51
”Газпром” отказал в поставках труб ”ЧТПЗ” и ”ТМК” для ”Силы Сибири”

14 Ноября 2018 15:04
Китайский выпуск стали в октябре вырос на 9,1%

14 Ноября 2018 14:15
Погрузка железной руды на Московской железной дороге за 10 месяцев выросла на 9,6%

14 Ноября 2018 13:53
Бразильский экспорт железной руды в Китай в октябре остался на прежнем уровне

НОВЫЕ СТАТЬИ

Разновидности ангаров и основные факторы, влияющие на их характеристики

Наиболее часто используемые виды хомутов и особенности их применения

Новое производство на Ульяновском станкостроительном заводе

Настройка 3D-принтера

Особенности покупки автомобильных дисков

Установка и эксплуатация тканевых натяжных потолков

Цветной металлопрокат на основе медных сплавов

Современные полы для помещений больших размеров

Стоит ли работать с бинарными опционами?

Сервисное обслуживание котельных - основные направления

Выращивание бонсай в домашних условиях

Основные виды лестниц на металлическом каркасе

Краткий ликбез по крышам и кровельным материалам

Кредитные предложения и их особенности

Особенности и виды современных лотерей

Сталь конструкционная углеродистая

Сталь конструкционная низколегированная

Лист нержавеющий AISI 409 - особенности марки и применение

ПАРТНЕРЫ

Рекомендуем приобрести металлопрокат в СПб от компании РДМ.

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

Рейтинг@Mail.ru

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

2009-2018 © Любое копирование материалов без активной ссылки на metallicheckiy-portal.ru запрещено!
Использование материалов в печатных изданиях только с разрешения администрации портала.