Реферат: Осаждение двойного покрытия медь-никель

ZnSO4*7H2O – 15 ¸ 25 г/л.

(NH4)2SO4 – 45 ¸ 60 г/л.

Этилендиамин – 55 ¸ 60 г/л.

Na2SO4*10H2O – 45 ¸ 60 г/л.

Электролиз ведется при температуре 15 ¸ 25°С, iк – 0,5 ¸ 2 А/дм2, рН – 7,8 ¸ 8,3. Анод – медь. Особенностью этилендиаминовых электролитов является то, что детали загружаются в ванну под током плотностью, в 3-5 раз превышающую рабочую. Длительность «толчка тока» составляет 30-60 сек. Электролит рекомендуется приготовлять на дистиллированной воде. В случае применения жесткой воды этилендиамин расходуется на осаждение различных солей. Сначала готовят раствор этилендиаминового комплекса: в раствор сульфата меди при температуре 40-45 °С вводят при перемешивании 20-25% раствор этилендиамина. Отдельно готовятся растворы сульфатов натрия и аммония. В этилендиаминовый раствор сначала вводят раствор сульфата натрия, затем аммония. Затем полученный раствор доводят до рабочего объема, определяют рН, корректируют. Этилендиаминовый комплекс цинка вводят в готовый электролит для депассивации анода. Электролит необходимо проработать током при iк – 0,5 А/дм2.

Из этилендиаминовых электролитов осаждаются плотные мелкозернистые и блестящие осадки меди. Для улучшения сцепления осадков со стальной основой рекомендуется производить осаждение из двух ванн (первый слой осаждается из электролита с более низкой концентрации меди).

Также в промышленности используются аммиакатные электролиты меднения. Они предназначены для замены цианидных электролитов при непосредственном меднении стальных деталей. Осадки из аммиакатных электролитов обладают прочным сцеплением со стальной основой. Однако для них характерна низкая устойчивость состава вследствие сильного испарения, а также наличие мощной вытяжной системы вентиляции. Аммиакатные электролиты обладают несколько худшей рассеивающей способностью по сравнению с пирофосфатными электролитами.

Состав электролита:

CuSO4*5H2O – 90 г/л.

(NH4)2SO4 – 80 г/л.

NH4NO3 – 40 г/л.

NH4OH – 180 г/л.

Электролиз ведется при температуре 20°С, iк – 1,5 ¸ 8 А/дм2, рН – 9,0 ¸ 9,5. Анод – медь. Одними из достоинств электролита являются высокая рабочая плотность тока и достаточно большая производительность. Электролит готовят введением в водный раствор гидроксида аммония растворенных в небольших количествах воды остальных компонентов.

3. Осаждение никеля

3.1 Общие сведения.

Никель – серебристо-белый металл с сильным блеском. Плотность никеля –8900 кг/м3 , температура плавления – 1452°С, атомная масса 58,71, удельное электрическое сопротивление – 0,068*10-6 Ом*м, теплопроводность – 90 Вт/(м*К), отражательная способность в видимой части спектра – 58 ¸ 62%. Стандартный потенциал Ni/ Ni2+ = -0,25 В. Электрохимический потенциал никеля – 1,095 г/(А*ч). Никель ферромагнитен, твердость никелевых покрытий – 2,5¸5,5 гПа.

По отношению к воде и воздуху при обычной температуре никель очень устойчив. Разбавленные кислоты действуют на никель менее энергично, чем на железо, однако, он легко растворим в разбавленной азотной кислоте. Концентрированная азотная кислота пассивирует никель. В растворах щелочей никель устойчив при всех концентрациях и температурах. Обладает коррозионной устойчивостью в растворах некоторых органических кислот и минеральных солей. Особенность никеля—безвредность соединений, высокая гидростойкость, значительная износостойкость и склонность к пассивированию. Никелевые покрытия наносят на железо, медь, титан, алюминий, бериллий, вольфрам и др. металлы и сплавы. Никель не должен сопрягаться с серебром, золотом, платиной, палладием, углеродистыми сталями, кадмием, магнием ввиду значительной коррозии в жестких условиях эксплуатации.

Т.к. никель имеет более положительный потенциал, чем железо, то защищает только механически. Никелевые покрытия должны быть беспористыми. Поэтому никелевые покрытия многослойны (у многослойных покрытий поры каждого слоя обычно не совпадают с порами соседних слоев). Для получения многослойных покрытий никель осаждают из нескольких электролитов или на другой металл (например, медь). Многослойность таких покрытий позволяет также снизить расход никеля в результате применения более дешевой меди.

С учетом этих особенностей никель применяется в качестве:

защитно-декоративная отделка изделий и деталей;

защита от коррозии при повышенных температурах и специальных средах;

промежуточный подслой для нанесения других покрытий на сталь с целью обеспечения прочного сцепления с основой;

для повышения износостойкости.

Электроосаждение никеля всегда сопровождается значительной катодной и анодной поляризацией. При пассивации анода снижается концентрация ионов никеля в прикатодном пространстве, что уменьшает выход по току. Предотвратить пассивацию можно введением ионов Cl-. Введение хлор-анионов снижает анодную поляризацию, т.к. они, разряжаясь на аноде, растворяют пассивную пленку. Хлор-анионы вводятся в виде NaCl, KCl. В свою очередь, повышенное содержание Cl- увеличивает растворимость анода. Это приводит к нестабильности ванны. Поэтому повышенное и пониженное содержание хлор-анионов одинаково нежелательно. Чистоту никелевых электролитов поддерживают непрерывной фильтрацией, селективной и периодической химической очисткой, а также зачехлением анода. Для стабильной работы анодов (т.е. для равномерного растворения), их подвергают термообработке и придают эллиптическую или ромбовидную форму. Эти факторы сказываются на скорости растворения, а, следовательно, и на качестве получаемых осадков. Также применяются аноды в виде кусочков 25х25х5 мм. Эти аноды помещаются в титановые корзины, на которые надеваются мешки из полипропиленовой ткани. Такие аноды растворяются равномерно.

Электролиты никелирования содержат три основных компонента: соль никеля, являющуюся источником ионов осаждающегося на катоде металла; соли, способствующие повышению электропроводности раствора и депассивации анода; буферные добавки, поддерживающие кислотность на определенном уровне. В электролиты никелирования вводятся также органические и неорганические добавки, которые:

повышают растворимость анодов;

предупреждают образование шлама;

позволяют получить непосредственно из ванны блестящие осадки с выравниванием поверхности основного металла;

предупреждают питтинг;

повышают твердость осадков;

уменьшают пористость осадков.