uzluga.ru
добавить свой файл
С.Н. Виноградов (д.т.н., профессор), А.Е. Панидов (аспирант), Н.В. Севостьянов (аспирант), Е.Н. Федотьев (аспирант)

особенности кинетики электрокристализации сплавов из полилигандных электролитов

г. Пенза, Пензенский государственный университет


Режим электролиза оказывает существенное влияние на процесс осаждения сплава, его состав, качество внешнего вида и выход по току. Исследование кинетических закономерностей осаждения сплава медь-никель из сульфосалицилатно-аммиачного электролита позволяет установить природу влияния режима на качество процесса. Понимание природы процесса позволяет определить оптимальный состав электролита и режим осаждения для получения покрытий сплавом медь-никель с заданным составом и физико-механическими свойствами.

Кинетика осаждения сплава медь-никель определяется кинетикой выделения отдельных металлов меди и никеля в отдельности. В этой связи анализ результатов исследований кинетики сплава необходимо проводить совместно с данными кинетики выделения металлов в отдельности. Хотя, процесс осаждения сплава не является простым суммарным процессом кинетики меди и никеля в результате взаимного влияния при выделении в сплав.

На рисунке 1 представлена зависимость выхода по току от катодной плотности тока процесса осаждения меди и никеля из сульфосалицилатно-аммиачного электролита. Как можно видеть, процесс осаждения меди характеризуется снижением выхода по току с ростом катодной плотности тока. Снижение выхода по току связано с увеличением поляризации катода и увеличением доли тока идущей на побочные реакции. В данном случае, при низкой катодной плотности тока (0,5А/дм2) осаждаются плотные, мелкокристаллические покрытия меди. Увеличение плотности тока приводит к осаждению порошкообразных покрытий, что характерно для режима предельного тока.



Рисунок 1 – Зависимость выхода по току осаждения меди и никеля от катодной плотности тока. 1 – медь, 2 – никель.


На рисунке 1 (кривая 2) представлена зависимость выхода по току от катодной плотности тока процесса осаждения никеля из сульфосалицилатно-аммиачного электролита. Как можно видеть, данная зависимость имеет неоднородный характер изменения с увеличением катодной плотности тока, что выражается в наличии пика. Так, на низкой плотности тока (до 1А/дм2), с увеличением последней происходит возрастание выхода по току и достижение максимального значения 67% при плотности тока 1А/дм2. Дальнейшее увеличение катодной плотности тока ведет к снижению ВТ, что объясняется увеличением поляризации катода, приводящей к росту доли тока идущей на побочные реакции.

Рост выхода по току никеля в области низких плотностей тока можно связать с высоким перенапряжением стадии разряда катиона и восстановление водорода. С увеличением катодной плотности тока, достигается более высокая поляризация катода, в результате чего начинается уверенный разряд ионов никеля и как следствие повышение выхода по току.

Во всем интервале рабочей плотности тока никелевые покрытия имеют мелкокристаллическую структуру и глянцевый внешний вид.

Практическим результатом введения лигандов в электролит является сближение потенциалов осаждения меди и никеля. Потенциал осаждения меди несколько отрицательнее в области потенциалов -1140 ÷ -1250мВ, чем потенциал осаждения никеля, за счёт комплексообразования.

Ход потециоднамической поляризационной кривой разряда сплава положительнее разряда чистых металлов, что указывает на облегчённость процесса осаждения сплавов медь-никель по сравнению с чистыми металлами, то есть образование фазы сплава при электроосаждении является термодинамически более выгодным процессом по сравнению с образованием отдельных фаз чистых металлов. Однако, образование дополнительных фаз чистых металлов не исключается и становится возможным при достижении потенциала выделения чистого металла, например при высоких плотностях тока, когда достигается перенапряжение выделения одного из металлов.

Таким образом, видно, что введение в электролит для осаждения сплава медь-никель дополнительных комплексонов позволяет сблизить потенциалы выделения меди и никеля.