CC BY
11УДК 544,652,6 : 621.359,3 ; 546.76
О.И. Невский, С.В, Ратников, В Л. Котов, А.В, Бил масон
О ВЗАИМОСВЯЗИ ПОЛЯРИЗАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК И СВОЙСТВ ФАЗОВЫХ ПЛЕНОК ПРИ ХРОМИРОВАНИИ ВО
государственный химико-технологическии E-mail: [email protected]
Приведены сравнительные данные поляризационных характеристик процесса хромирования стального и хромового электрода во фторидсодержащем электролите. Установлено существенное влияние физико-электрических параметров фазовой пленки на осаждение хрома. Сделан вывод о взаимосвязи формы поляризационной кривой и технологических особенностей процесса хромирования.
электролит хромирования состава 250 г/л СгО> и 5 г/л NaF (электролит Л.Н.Гольца - В.Ф.Варганова), обладающий повышенной кроющей способностью, был рекомендован для нанесения тонких декоративных покрытий [1]. Практика показала, что этот электролит можно эффективно использовать для нанесения износостойких слоев хрома на режущий сложно-профильный инструмент, существенно увеличивая срок его службы при высоком качестве обработанной поверхности [2-4]. Поэтому исследование процесса хромирования в электролите, где в качестве аниона-катализатора применяется F -ион, представляется актуальным, несмотря на то, что к настоящему времени выполнен большой объем исследований, касающихся проблем электроосаждения хрома из фторидсодержащих электролитов (см., например, обзор [5]). В настоящей работе результаты поляризационных измерений сопоставляются с данными, полученными методами импедансной спектроскопии и фотоэлектрической поляризации (ФЭП) для различных условий формирования пленки на двух металлах - компактном хроме и стали СтЗ. Сочетание различных методов изучения систем металл-пленка-электролит оказалось полезным применительно как к анодным [6,7], так и к катодным процессам [8].
Потенциодинамические поляризационные кривые (20мВ/с), полученные для хромового электрода (рис. 1.а), принципиально не отличаются от поляризационной кривой (ПК), приведенной в [1]. Особенностью приведенных ПК является то, что здесь отсутствует привлекающая внимание исследователей «классическая» ветвь ПК, отражающая процесс неполного восстановления Cr(VI) до Сг(Ш): ПК при достижении области потенциалов 800-850 мВ сразу переходит в область осаждения хрома и выделения водорода.
При этом имеет место очевидная качественная взаимосвязь свойств фазовой поверхност-
а)
2
..........."'i........ ?-(—j—щ-r
200 400 m 800 1000
»а».«-'***"
-Е, В
4СИ) 600 800 1000
-К,В
Рис.). Потенинодинамические поляризационные кривые для Сг~ тлектродй (а) и электрода m СтЗ (б) (примой к обратный ход) Fig. I. Potentiodyriamic polarization curves for Cr- electrode (a) and clccfrodc made from St3 (b) (straight and reverse direction)
ной пленки (табл.1), значения параметров которой определялись согласно [6,7], вида обработки поверхности электрода и потенциала поляризации, что свидетельствует о существенном влиянии полупроводниковой поверхностной пленки (не удаляемой в ходе промывки электрода) после поляризации на динамику осаждения хрома. Особо следует отметить, что в переходной области ПК физико-электрические характеристики пленки (оксидной или более сложного состава) имеют экс-
трешшьные значения. При обратном ходе ПК на
явление гистерезиса с явно катодного тока* что может процессах восстановления продуктов реакции на ветви
ны
СП
мня: если прямой ход ПК прерывается при потенциалах ниже переходной ние отсутствует.
то данное явле-
/
xapâfoepfiCTBKH noiïepxHOCiHoii
fuwHKH AMi pmnnnHux cocTomtitH €r~3Jie&Tpoi*& /* Electro- physical parameters of the surface film for various conditions of the Cr-electrode
Таблица 2
Электрофизические характеристики поверхностной пленки для различных состояний эле!огр<ш1 из СтЗ ТаЫе 2. Electro- physical parameters of surface film for various conditions of the electrode made from St3
Hh
ННЛН
- эквивалентная системы электролит
цепь фазовая пленка
емкость, характеризующая
пленки;
развитость по-нныи импе-
иароурга, характеризующий
ионному переносу в пленке; Уф-щ- э.д.с. фото- мировання электрической поляризации электрода после по-
В то же время на величину пика тока при обратном ходе ПК оказывают влияние диффузионные процессы в приэлектродной зоне - при возрастании интенсивности перемешивания электролита значения максимума тока возрастают. Это может свидетельствовать о том, что на ветви осаждения генерируются вещества в восстановленной форме, которые при снижении катодного потенциала участвуют в окислительно-восстановительном процессе с компонентами электролита. В любом случае это явление требует специального исследования, поскольку напрямую связано с механизмом осаждения хрома.
При поляризации стального электрода ноге н ц и од и н а м и ч ее к ая ПК имеет ярко выраженную ветвь неполного восстановления Cr(Vl) до Cr(III) с максимумом тока и область катодной пассивации (рис.1.6). При этом сопоставление физико-электрических параметров фазовой пленки (табл.2) с формой ПК свидетельствует в данном случае об определяющем влиянии вязкого при-электродного слоя продуктов реакций восстановления Cr(VI) на протекание процесса, а значения параметров фазовой пленки значительно отличаются от таковых для пленок, сформированных при поляризации хромового электрода.
По мере закрытия стального электрода слоем электролитического хрома форма ПК становится идентичной рис.1 а, однако значения токов на обратном ходе ПК отличаются. Все указанные особенности поляризации стального электрода связаны, по-видимому, с легированием поверхностной фазовой пленки оке ид но-гидрокс идного характера ионами железа, на что было указано ранее и подтверждено другими методами [9].
Полученные в настоящей работе данные имеют конкретное практическое приложение.
Очевидно, что отсутствие ветви, характеризующей процесс неполного восстановления Cr(VI) до Сг(Ш) является причиной того, что во фторидном электролите осаждение хрома можно эффективно вести на низких плотностях тока, начиная с 3 А/дм2. Практически важно также, что хромирование в данном электролите можно осуществлять с перерывами тока, не опасаясь за качество осадка, так как при каждом последующем включении процесс реализуется сразу на вегви осаждения хрома ПК. С этим, по-видимому, связано также явление более высокой кроющей способности электролита, и меньшей зависимости выхода по току от плотности тока, по сравнению со "стандартным" сульфатным электролитом хро-
ЛИТЕРАТУРА
L Лайнер В.ИЦ Кудрявцев НЛГ. Основы гтитно^тнн, Мешизургиздат. 1943.
2, Котов ВЛ*, Ратников €*В- Тезисы докл. международной научно-технической конференции, Кострома. 8*11 сент. 2003 - Кострома: К ГУ и м. Н. А, Некрасова; М.: ИЦ «МАТИя™ РГТУ им, КЗ. Циолковского, 2003, €39-40.
3- Котов В Л., Рйтййкой СВ., Невсьжй ОМ. Материалы V Международного научно-практического семинара, Иваново. Россия. 28-29 ноября 2005. СП6-118.
4, Румянцев ILM- и др* Выставка научных достижений Ишноттп области (каталог экспонатов). Иваново, 15-17 дек, 2004. С 87-88.
5. Иванова Н*ДЦ Иванов СВМ Болдырев ЕЖ Соединения фтора » гальванотехнике. АН СССР. Ин-т обшей, м иеорг, химии. Киев: Н&укоад думка- 1986, 234 е.
6. Невским Гришина Е.Г1. Барьерные оксидные пленки на алюминии. Издано Ими, гос. хим^тезшод* унта, Иваново, 2003. 84 с.
Невский <ХИМ Гришина ЕЛ», Волков ВЖ Размерная элепрохиыическая обработка титановых сплавов в водных и водно-органических электролитах. Изд-во И юн. гос. хим.» техмол. ун-та. Иваново. 2005. 170 с,
8. Солоцкова ММ и др. Злеюгрохимия. 1988. Т.24 Вуи 6. С817-820,
9, Кудрявцев КЩ и др. Электрохимии, 1974, ТЛ& Выа 3. С.395-398.
Кафедра электротехники
мл с качестве
Р.Ф. Шехаиов, П.С, Яб:юков, С.Н. Гридчин ЭЛЕКТРООСАЖДЕНИЕ СПЛАВОВ НИКЕЛЬ-КОБАЛЬТ
(Ивановский государственный химико-технологический университет)
E-mail: [email protected]
Показана возможность получения электролитических сплавов никеля и кобальта с различным процентным соотношением компонентов с целью их использования в качестве магнитных покрытий.
Быстрое развитие различных областей машиностроения и приборостроения предъявляет
возрастающие требования к гальваническим покрытиям. Возникает необходимость в покрытиях,
обладающих рядом функциональных свойств. К >11» «■>)< таким свойствам можно отнести: стойкость к коррозионным воздействиям, износоустойчивость» магнитные свойства и другие.
Интерес к сплавам никель - кобальт объясняется их особыми магнитными свойствами, которые позволяют использовать эти сплавы в новых отраслях техники.
Растворы электролитов готовили из реактивов марки "х.ч." и "ч.д.а." на дистиллированной воде путем растворения каждого компонента электролита в отдельном объеме с последующей фильтрацией и сливом растворов в общую емкость. Температуру растворов поддерживали с точностью 0,5°С при помощи термостата UTU-2.
не никель проводили в стеклянной ячейке
использованием никелевых анодов, катодов использовали образцы размером 10x20 мм с рабочей поверхностью 0,04 дм*. Электроосаждение проводили из электролитов оптимального состава (таблица).
Назначением органических добавок в электролитах являлось получение блестящих покрытий. Роль неорганической добавки - стабильность работы электролита.
Кислотность растворов контролировали с помощью прибора рН-150. Установка для пол яри-зационных исследовании включала импульсным потенциостат ПИ-50-1 с программатором ПР-8,
Исследования проводили в потенциоста-ти чес ком режиме на точечном железном электроде: 8-7,0654 0 Электродом сравнения с
