- •Лекция 4
- •Особенности растворения анодов в условиях гальванического нанесения покрытий и оксидирования
- •Тоэ Лекция 5,6
- •2. Катодные процессы
- •2.1. Особенности катодных процессов при размерной эхо
- •3.2.3. Рост кристаллических образований
- •2.2.2.4. Формирование поликристаллических осадков
- •2.2.2.4.1. Последовательность формирования поликристаллических осадков
- •2.2.2.4.2. Крупно- и мелкокристаллические осадки
- •2.2.2.4.3. Блестящие осадки
- •3.2.5. Влияние параллельной реакции выделения водорода на электроосаждение металлов
- •3.2.5.1. Основные закономерности выделения водорода
- •2.2.2.5.2. Катодный выход по току Катодный выход по току для электроотрицательных металлов зависит от
- •Тоэ Лекция 7, 8
- •2.4.3. Влияние рН прикатодного слоя
- •2.4.4. Влияние образующихся пузырьков водорода
- •2.5. Кристаллическая структура электроосаждённых металлов
- •2.5.1. Микроструктура
- •2.5.2. Структура границ зёрен
- •2.5.3. Текстура
- •2.5.4. Связь структуры электроосаждённых металлов с их свойствами
- •2.5.5. Внутренние напряжения в электроосаждённых металлах
- •Тоэ (меньше нормы) Лекция 9
- •2.6. Электроосаждение сплавов
- •Тоэ Лекция 10,11
- •3.1.2. Рассеивающая и кроющая способность электролита. Первичное и вторичное распределение тока
- •3.1.4. Влияние различных факторов на распределение тока и металла
- •3.1.4.1. Влияние профиля электродов. Критерий электрохимического подобия.
- •3.1.4.2. Влияние поляризуемости электродов и электропроводности растворов
- •3.1.4.3. Влияние выхода по току на распределение тока по поверхности электрода
- •3.1.4.4. Влияние условий электролиза на распределение тока на поверхности электрода
- •3.1.5. Искусственные приёмы для получения равномерных покрытий
- •3.1.6. Методы исследования рассеивающей способности электролитов
- •Ячейка представляет собой прямоугольный сосуд – ванну с катодом из тонкой ленты, согнутой в двух местах под углом в 60°. По её обеим сторонам на одинаковом расстоянии расположены два плоских анода.
- •3.2.1.2. Микрораспределение металла на микрорельефе поверхности
- •3.2.1.3. Изменение микрорельефа поверхности при равномерном микрораспределении скорости осаждения
- •3.2.1.4. Влияние особенностей электрокристаллизации на формирование микрорельефа поверхности
- •3.2.2. Природа микрорассеивающей и выравнивающей способности электролита
- •3.2.2.1. Влияние диффузии
- •3.2.2.2. Влияние выравнивающих агентов
- •3.2.2.3. Влияние нестационарных режимов электролиза
- •3.2.3. Методы исследования микрораспределения и оценки выравнивающей и микрорассеивающей способности электролита
- •3.2.3.1. Оценка выравнивающей и микрорассеивающей способности по толщине слоя
- •3.2.3.2. Выравнивающая способность электролита
- •4. Основы теории электроэрозионной обработки металлов
- •4.1. История развития процесса
- •4.2. Общее описание процесса
- •4.3. Стадии протекания электроэрозионного процесса
- •4.4. Основные закономерности процесса ээо
- •В первом приближении энергию аи можно рассчитывать по средним значениям силы тока и напряжения:
- •4.5. Тепловые процессы на электродах
- •4.6. Формы и размер лунок
- •4.6. Особенности протекания процесса в воздушной среде
- •4.7. Структура поверхностного слоя после электроэрозионной обработки
- •"Теоретические основы электрообработки поверхности изделий"
Особенности растворения анодов в условиях гальванического нанесения покрытий и оксидирования
Процесс растворения металла, применяемого в качестве анода, имеет большое значение при нанесении гальванических покрытий. При электроосаждении металлов используют как растворимые, так и нерастворимые аноды. При электроосаждении металлов и сплавов выбор анодного материала определяет стабильность процесса.
Использование нерастворимых анодов приводит к снижению концентрации ионов осаждаемого металла в электролите и подкислению электролита в результате выделения кислорода на аноде:
в кислых растворах: 2H2O – 4e¯ = O2 + 4H+;
в щелочных растворах: 4OH¯ - 4e¯ = O2 + 2H2O.
Поэтому при использовании нерастворимых анодов необходима постоянная корректировка электролита. В качестве таких анодов обычно выбирают металлы и сплавы, которые легко переходят при анодной поляризации в пассивное состояние. При электрообезжиривании – железо и его сплавы. В растворах хромирования – свинец. В других процессах – коррозионностойкая сталь и графит. Из современных материалов – стеклоуглерод и оксидно-рутениево-титановые аноды. Титан обычно не используют в качестве анода из-за низкой электронной проводимости образующихся на нём плёнок.
Толщина пассивирующих плёнок при работе анода в пассивном состоянии зависит в основном от природы металла и состава электролита. Например, на благородных металлах Pt, Pd, Au плёнки обладают хорошей электронной проводимостью. Их толщина колеблется от мономолекулярного слоя до 10-8 м. На металлах группы железа, их сплавах и хроме образуются хорошо проводящие пассивирующие слои толщиной 2·10-9 до 10-8 м. На свинце оксидные плёнки обладают хорошей электронной проводимостью и достигают толщины от одного до нескольких микрометров.
Процессы пассивации металлов очень важны также и для процессов анодного и химического оксидирования. Здесь необходимо получение на поверхности металла плотной, прочно сцеплённой оксидной плёнки с заданными свойствами. Поэтому процесс электрохимического оксидирования проводится, при задании металлу потенциала в области пассивности или перепассивации. В этой области возможен рост пассивирующей плёнки на аноде. Причем неважно, задаётся потенциал от внешнего источника напряжения (электрохимическое оксидирование) или составом раствора, содержащего окислитель (химическое оксидирование).
При химическом оксидировании толщина оксидных плёнок будет невелика. Это из-за того, что по мере роста плёнки металл будет изолироваться от взаимодействия с окислителем. Поэтому скорость процесса станет определяться равенством скоростей роста и растворения плёнки. При электрохимическом оксидировании процесс, как правило, проводят при потенциалах выделения кислорода. По мере роста плёнки напряжение на ванне повышают, компенсируя падение напряжение в плёнке. Поэтому при электрохимическом оксидировании могут быть получены плёнки значительной толщины.
Наиболее широко применяются в гальванотехнике растворимые аноды из того же металла, который осаждается на катоде. Работа растворимого катода значительно влияет на изменение состава электролита во времени. Обычно растворимый анод работает в области активного растворения металла. Если катодный и анодный выходы по току очень близки к 100%, как, например, в электролите сернокислого меднения, то изменения состава электролита не происходит в течение длительного времени. В растворах сернокислого никелирования дело не так. Здесь катодный выход по току всегда меньше 100% в результате протекания параллельной реакции выделения водорода. Поэтому при анодном выходе по току равном 100% электролит с течением времени будет подщелачиваться и обогащаться по ионам никеля. Если же никелевые аноды находятся в пассивном состоянии, то анодный выход по току значительно меньше катодного за счёт параллельной реакции выделения кислорода. В этом случае электролит подкисляется и обедняется по ионам никеля.
Поэтому для поддержания постоянства состава электролита и обеспечения стабильной работы ванны необходимо обеспечить близкие выходы по току для анодного и катодного процессов. Сближение выходов по току обеспечивается:
изменением состава электролита;
рациональным выбором соотношения площадей катода и анода.
Многие металлы склонны к пассивации при более низких плотностях тока, чем те, при которых получаются качественные катодные осадки. Поэтому поверхность анодов выбирают большей, чем поверхность катодов.
3) изменяют выход по току на аноде и на катоде введением в электролит органических добавок, а в материал анода – легирующих компонентов.
Ряд органических добавок действуют как ингибиторы коррозии и снижают анодный выход по току. Их применение возможно, если они не снижают качество осадков.
Некоторые легирующие компоненты, вводимые в анод, способствуют работе анода в активном состоянии и уменьшают шламообразование.