электроосаждение сплавов никеля с цинком, кобальтом и медью

С.Н. Виноградов (д.т.н., профессор), М. В. Глебов (аспирант), Л.В. Наумов
(к.т.н.)
ЭЛЕКТРООСАЖДЕНИЕ И СВОЙСТВА ПОКРЫТИЙ СПЛАВА
МЕДЬ-ОЛОВО
г. Пенза, ГОУ ВПО Пензенский государственный университет
Использование покрытий сплавом медь-олово является одной из возможностей замены благородных металлов. В промышленности бронзовые
покрытия находят применение в основном для декоративных и специальных целей. Покрытия сплава медь-олово, содержащие 10-20 % олова, обладают достаточно высокой микротвёрдостью, низким коэффициентом трения
и имеют приятный внешний вид. Покрытия белой бронзой, содержащие 4070 % олова, легко полируются, хорошо паяются, имеют красивый внешний
вид.
В настоящее время разработано значительное количество электролитов для получения покрытий сплавом медь-олово, однако большинство электролитов по ряду технологических показателей (рабочая
плотность тока, выход по току и др.) не соответствует современным
требованиям производства.
Электроосаждение металлов и сплавов в ряде случаев сопровождается трудностями, связанными с диффузионными ограничениями.
При покрытии сплавами диффузионные ограничения резко ухудшают
качество наносимых покрытий. Поэтому с целью улучшения качества
покрытия, и повышения скорости процесса нами предложено ведение
электролиза при нестационарных режимах: 1 – электроосаждение сплава после магнитогидродинамической обработки электролита и 2 – электроосаждение сплава с применением вибрации катода.
Изучение закономерностей электроосаждения сплава медь-олово
проводилось из электролита следующего состава, (г/л): медь сернокис-
лая 20-25, олово сернокислое 3-10, аммоний щавелевокислый 45-55,
борная кислота 15-25, желатин 0,1-0,2, триэтаноламин 0,3-0,5, гидрохинон 0,5-2,0; рН 3,5-6, катодная плотность тока 0,2-0,6 А/дм 2.
В ходе эксперимента были получены данные по влиянию вибрации катода и магнитогидродинамической обработки электролита на
внешний вид, выход по току и скорость осаждения.
На рисунке 1 приведены потенциодинамические поляризационные кривые выделения сплава медь-олово при различных методах электролиза. Из рисунка видно, что поляризационная кривая выделения
сплава (кривая 1) имеет предельную плотность тока при плотности тока
до 1 А/дм2, кривая электроосаждения сплава с применением вибрации
катода (кривая 2) смещена в сторону более положительных значений на
20 мВ, при этом она не имеет предельной плотности тока осаждения
сплава. Кривая выделения сплава после магнитогидродинамической
обработки (кривая 3) смещена на 130 мВ в положительную сторону и
также имеет предельную плотность тока. Таким образом, исследования
показали, что режим электролиза существенно влияет на кинетику
электроосаждения сплава.
Вибрация катода стабилизирует выход по току до плотности тока
4 А/дм2, в то время как при стационарном режиме кривая выхода по току имеет максимум при плотности тока 0,4 А/дм2 и при дальнейшем
повышении плотности тока несколько снижается. Характер зависимости выхода по току от плотности тока после магнитогидродинамической обработки аналогичен изменению выхода по току при стационарном режиме.
В диапазоне плотностей тока от 0,2 до 0,4 А/дм2 наблюдается рост
содержания олова в сплаве, а с дальнейшим повышением плотности тока
состав сплава практически не меняется. Увеличение концентрации ионов
олова в электролите несколько повышает содержание олова в сплаве.
Блестящие покрытия осаждаются при плотности тока 0,5 А/дм2, при
более высокой плотности тока – матовые и шероховатые.
2
2
1,8
1,6
1
1
Плотность тока, А/дм2
1,4
3
1,2
1
0,8
0,6
0,4
0,2
0
0
100
200
300
400
500
600
700
Потенциал -Е, мВ
Рис. 1. Потенциодинамические поляризационные кривые выделения сплава медь-олово: 1 – на стационарном режиме; 2 – с применением вибрации катода; 3 – после магнитогидродинамической обработки
электролита.
Таким образом, ведение электролиза с вибрацией катода представляет
собой значительный практический интерес, так как в большинстве случаев
использование этих режимов ведет к интенсификации массопереноса в
электролитах, то есть к увеличению рабочей плотности тока. Для осаждения блестящих покрытий бронзой при повышенной плотности можно рекомендовать вибрацию катода.