Научная статья на тему 'ВЛИЯНИЕ БЛЕСКООБРАЗУЮЩИХ ДОБАВОК НА ФИЗИКО- ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НИКЕЛЕВЫХ ПОКРЫТИЙ'

ВЛИЯНИЕ БЛЕСКООБРАЗУЮЩИХ ДОБАВОК НА ФИЗИКО- ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НИКЕЛЕВЫХ ПОКРЫТИЙ Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

CC BY
257
67
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ГАЛЬВАНОТЕХНИКА / ELECTROPLATING / НИКЕЛИРОВАНИЕ / НИКЕЛЬ / NICKEL / БЛЕСКООБРАЗУЮЩИЕ ДОБАВКИ / СУЛЬФАТНЫЙ ЭЛЕКТРОЛИТ / SULFATE ELECTROLYTE / ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА / PHYSICAL AND CHEMICAL PROPERTIES / МИКРОТВЕРДОСТЬ / MICROHARDNESS / ИЗНОСОСТОЙКОСТЬ / WEAR RESISTANCE / КОРРОЗИОННАЯ СТОЙКОСТЬ / CORROSION RESISTANCE / ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ / ELECTRICAL CONDUCTIVITY / РАССЕИВАЮЩАЯ СПОСОБНОСТЬ ЭЛЕКТРОЛИТА / NICKEL PLATING / GLOSSY AD- DITIVES / ELECTROLYTE DISSIPATION CAPACITY

Аннотация научной статьи по химическим технологиям, автор научной работы — Свирь Ксения Александровна, Османова Эльвина Диловеровна, Буркат Галина Константиновна

Блескообразующие органические добавки сглаживают ми- кропрофиль поверхности и уменьшают пористость осад- ков. Данная работа посвящена исследованию и сравнению влияния различных блескообразующих добавок в процессе электроосаждения никеля на свойства электролита и по- крытий, таких как внешний вид покрытия, микротвердость, износостойкость, коррозионную стойкость, электропрово- дность и рассеивающую способность электролита. Для ис- следований взят сульфатный электролит никелирования, электролиз ведется при повышенной температуре и пере- мешивании. В заключении делается вывод, что исследуемые добавки приводят к увеличению электрической проводимо- сти и рассеивающей способности электролита и улучшают физико-механические свойства покрытий, такие как микро- твердость, износостойкость, коррозионная стойкость.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по химическим технологиям , автор научной работы — Свирь Ксения Александровна, Османова Эльвина Диловеровна, Буркат Галина Константиновна

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

INFLUENCE OF GLOSS FORMING ADDITIVES ON PHYSICAL AND CHEMICAL PROPERTIES OF NICKEL COATINGS

Glossy organic additives smooth the microprofile of the surface and reduce the porosity of sediments. This study is devoted to the investigation and comparison of the influence of various glossy additives in the process of electrodeposition of nickel on the properties of electrolyte and coatings, such as the appearance of the coating, microhardness, wear resistance, corrosion resistance, electrical conductivity, and dissipation capacity of the electrolyte. For investigations, a nickel sulfate electrolyte is taken, electrolysis is carried out at an elevated temperature and stirring. It is concluded that the additives under study lead to an increase in the electrical conductivity and dissipation capacity of the electrolyte and improve the physical and mechanical properties of coatings, such as microhardness, wear resistance, and corrosion resistance.

Текст научной работы на тему «ВЛИЯНИЕ БЛЕСКООБРАЗУЮЩИХ ДОБАВОК НА ФИЗИКО- ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НИКЕЛЕВЫХ ПОКРЫТИЙ»

УДК 669.018.95:621.793 Ksenia A. Svir1, Elvina D. Osmanova2, Galina K. Burkat3

INFLUENCE OF GLOSS FORMING ADDITIVES ON PHYSICAL AND CHEMICAL PROPERTIES OF NICKEL COATINGS

St. Petersburg State Institute of Technology (Technical University), 26, Moskovsky Pr., St Petersburg, 190013, Russia e-mail: ksenya.svir@mail.ru

Glossy organic additives smooth the micmprofile of the surface and reduce the porosity of sediments. This study is devoted to the investigation and comparison of the influence of various glossy additives in the process of electrodeposition of nickel on the properties of electrolyte and coatings, such as the appearance of the coating, microhardness, wear resistance, corrosion resistance, electrical conductivity, and dissipation capacity of the electrolyte. For investigations, a nickel sulfate electrolyte is taken, electrolysis is carried out at an elevated temperature and stirring. It is concluded that the additives under study lead to an increase in the electrical conductivity and dissipation capacity of the electrolyte and improve the physical and mechanical properties of coatings, such as microhardness, wear resistance, and corrosion resistance.

Key words: electroplating, nickel, nickel plating, glossy additives, sulfate electrolyte, physical and chemical properties, microhardness, wear resistance, corrosion resistance, electrical conductivity, electrolyte dissipation capacity

Введение

Никелевые покрытия широко распространены во многих отраслях промышленности (машиностроение, приборостроение, автомобильная промышленность и др.) вследствие своих хороших физико-химических свойств. Они имеют тонкую структуру, прекрасно полируются до зеркального блеска, что обуславливает широкое их применение для декоративных целей.

Однако, несмотря на неплохую рассеивающую способность электролитов, пассивации никеля в воздушной среде, а значит неплохой коррозионной устойчивости, никель без добавок редко используется в качестве финишного покрытия. В основном, это происходит из-за того, что никелевые покрытия обладают недостаточной износостойкостью и микротвердостью. К тому же никелевые покрытия достаточно пористые [1].

Эти недостатки, в частности, устраняются введением в электролиты никелирования органических блескообразующих добавок, что позволяет получать блестящие никелевые покрытия без полировки. В мировой гальванотехнике более 80 % никелевых гальванопокрытий осаждают непосредственно из ванн блестящего никелирования [2]. Данные добавки значительно увеличивают микротвердость покрытий, улучшают его внешний вид, снижают пористость, но совместно с этим про-

К.А. Свирь1, Э.Д. Османова2, Г.К. Буркат3

ВЛИЯНИЕ

БЛЕСКООБРАЗУЮЩИХ ДОБАВОК НА ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НИКЕЛЕВЫХ ПОКРЫТИЙ

Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет), Московский пр., 26, Санкт-Петербург, 190013, Россия e-mail: ksenya.svir@mail.ru

Блескообразующие органические добавки сглаживают микропрофиль поверхности и уменьшают пористость осадков. Данная работа посвящена исследованию и сравнению влияния различных блескообразующих добавок в процессе электроосаждения никеля на свойства электролита и покрытий, таких как внешний вид покрытия, микротвердость, износостойкость, коррозионную стойкость, электропроводность и рассеивающую способность электролита. Для исследований взят сульфатный электролит никелирования, электролиз ведется при повышенной температуре и перемешивании. В заключении делается вывод, что исследуемые добавки приводят к увеличению электрической проводимости и рассеивающей способности электролита и улучшают физико-механические свойства покрытий, такие как микротвердость, износостойкость, коррозионная стойкость.

Ключевые слова: гальванотехника, никель, никелирование, блескообразующие добавки, сульфатный электролит, физико-химические свойства, микротвердость, износостойкость, коррозионная стойкость, электропроводность, рассеивающая способность электролита

исходит увеличение внутренних напряжений покрытия. Кроме того эти добавки сложны в использовании и анализе, так как обычно являются многокомпонентными органическими добавками.

Никелирование применяется как самостоятельное покрытие, а также в составе многослойных покрытий (например, медь, никель, хром). Никелирование относится к катодным покрытиям, так как потенциал никеля более положительный, чем потенциал железа, и в атмосферных условиях и некоторых агрессивных средах может надежно защищать от коррозии только механически, т.е. тогда, когда покрытие имеет достаточную толщину (40-50 мкм) и является беспористым. Поэтому с целью снижения пористости и экономии никеля его осаждают обычно на подслой меди толщиной 25-30 мкм [3].

Для получения блестящих осадков никеля предложены разнообразные добавки, относящиеся к различным классам органических соединений. Многие из них оказывают выравнивающее действие - сглаживают микропрофиль поверхности и уменьшают пористость осадков. Часто в электролит вводят одновременно 2-3 добавки, которые при совместном действии не только придают блеск, но и снижают внутренние напряжения в осадке, вызываемые выравнивающими агентами.

1 Свирь Ксения Александровна, магистр, каф. технологии электрохимических производств, e-mail: ksenya.svir@mail.ru

Svir Ksenia Aleksandrovna, Master of Science in Technology of Electrochemical Processes, Department of Technology of Electrochemical Productions

2 Османова Эльвина Диловеровна, магистр, каф. технологии электрохимических производств, e-mail: elvina.osmanova.94@mail.ru

Osmanova Elvina Diloverovna, Master of Science in Technology of Electrochemical Processes, Department of Technology of Electrochemical Productions

3 Буркат Галина Константиновна, канд. хим. наук, доцент каф. технологии электрохимических производств, e-mail: burkat@lti-gti.ru Burcat Galina Constantinovna, Ph.D (Chem.), Associate Professor, Department of Technology of Electrochemical Productions

Дата поступления - 29 сентября 2017 года

Данная работа посвящена исследованию и сравнению влияния различных блескообразующих добавок никеля на свойства покрытий, таких как внешний вид покрытия, микротвердость, износостойкость и коррозионную стойкость. Электроосаждение никеля было проведено при повышенной температуре (50-60 °С), постоянном перемешивании, плотностях тока от 2 до 4 А/дм2 и с использованием добавок фирм ТОО «ЭПИ» («СОНИС»), НПП «ЭКОМЕТ» («ЭКОМЕТ») и ООО «Ато-тех-Хемета» («RADO»). От каждой фирмы были использованы две добавки, одна из которых являлась основной блескообразующей (СОНИС 757С, ЭКОМЕТ Н75А, RADO 57М), а другая дополнительной корректирующей (СОНИС 757Б, ЭКОМЕТ-Н75Б, RADO-2), которая определена ее авторами, как наиболее расходная часть, она и выравнивает поверхность и придает блеск покрытию [4, 5].

Выбор условий электроосаждения никеля

Для каждой из основных блескообразующих добавок были выбраны 3 концентрации, а для дополнительной корректирующей одна.

Режим электроосаждения никеля оказывает большое влияние на физико-механические свойства никелевых покрытий. При рН = 5,5 и t < 20 °С получаются твердые, напряженные осадки. Повышение температуры приводит к некоторому снижению внутренних напряжений, а осадки, полученные при низких значениях рН, более мягки и эластичны. Чаще всего применяют электролиты с рН 4,5-5,5, они имеют высокую рассеивающую способность и мелкодисперсную структуру осадков. Кроме этого при электроосаждении никеля всегда применяется перемешивание, т.к. это позволяет уменьшить питтинг покрытий. Для никелирования применяются сульфатные, хлоридные, сульфаматные, борфторидные, кремнефторидные и другие электролиты. Наибольшее распространение в промышленности получили сульфатные электролиты, в которых сульфат никеля является основным компонентом электролита, борная кислота вводится для регулировки рН, а хлорид никеля для депассивации анодов [6, 7].

В данной работе был использован сульфатный электролит никелирования следующего состава: NiSO4•7H2O (концентрация 250 г/л); МС12 (концентрация 40 г/л); Н3В03 (концентрация 30 г/л).

Процесс проводился при рН = 4,5, температуре = 50-60 °С, плотностях тока 2-4 А/дм2 и постоянном перемешивании [8].

Методики проведения испытаний

Выход по току определяли гравиметрическим методом (точность ±3 %).

В основе измерения микротвердости лежит метод статического вдавливания алмазной пирамидки под малой нагрузкой (от 2 до 200 г) в исследуемое покрытие. В данном случае была выбрана нагрузка на алмазную пирамиду 50 г. Измерения проводились согласно ГОСТ 9.450-76. Полученный ромбический отпечаток (на шлифе покрытия) наблюдали под микроскопом, а его диагональ измеряли с помощью окуляра микрометра. Точность измерения составляет ± 5 %. На каждом образце проводилось по 5 замеров, и по среднему значению определялась микротвердость.

Сравнительные испытания покрытий на износостойкость производили на машине с возвратно-поступательным движением образцов в условиях сухого трения. Трущаяся пара представляет собой латунный диск диаметром 15 мм с нанесенным на него испытываемым покрытием толщиной 3,5-5 мкм, который трется по плоскопараллельной стальной пластине, покрытой твердым хромом. Все опыты проводили в течение 20 ч при постоянной нагрузке 130-160 г на каждый образец.

Одновременно определяли износостойкость трех образцов. Износостойкость оценивалась по потере массы образцов после истирания. Среднее значение износостойкости для каждого вида покрытия получали из 2 опытов.

Для снятия поляризационных кривых использовался гальваностат-потенциостат ELINS Р - 20Х, который является программно-аппаратным комплексом, состоящим из измерительного блока потенциостата и персонального компьютера (ПК) с установленной на нем программой. Прибор обеспечивает работу с трех-электродной электрохимической ячейкой. Опыты проводились при температуре 50-60 °С. Катодные поляризационные кривые снимали в потенциостатическом режиме, от бестокового потенциала до (-1200) мВ.

Для измерения электропроводности электролитов использовался кондуктометр SevenCompact S230. Каждый исследуемый электролит нагревался до температуры 50-60 °С в термостате, затем в электролит помещался электрод кондуктометра из стеклоуглерода, и проводилось измерение.

Рассеивающую способность оценивали косвенным методом с помощью расчета коэффициента электрохимического подобия, который представляет собой произведение электрической проводимости раствора и поляризуемости электрода, что является вторичным распределением при определении рассеивающей способности электролита.

Для проведения коррозионных испытаний образцы помещались в камеру солевого тумана ККИ 1, нагретую до температуры (35 ± 2) °С, и подвергались воздействию соляного тумана (раствор хлористого натрия концентрацией (50 ± 5) г/дм3, рН 6,5-7,2 согласно ГОСТ 9.308-85). Во время испытаний происходило непрерывное распыление раствора.

Результаты экспериментальных исследований и их обсуждение

Исследование влияния добавки марки «СОНИС» на физико-химические свойства никелевого покрытия. Исследовались такие свойства покрытий, как микротвердость, износостойкость, коррозионная стойкость, а также электропроводность и рассеивающая способность электролитов.

Графики и таблицы, полученные в процессе работы с никелевым электролитом с добавками марки «СОНИС», приведены на рисунках 1, 2 и в таблице 1. Кроме того, в таблице и на каждом графике для сравнения приведены значения, полученные в электролите без добавок.

Таблица 1. Свойства покрытий, полученных в электролите с добавками марки «СОНИС»

Электролит Плотность тока, А/дм2 Микротвердость, МПа Износостойкость, % Убыль массы после 24 час. коррозии, мг

Без добавок 3 4 2 2578,7 65 -

2861

3105

СОНИС 757С+ СОНИС 757Б 30 г/л + 1 мл/л 2 7133 - -

3 7689,1

4 7860

60 г/л + 1 мл/л 2 8806,1 38 25,95

3 9233

4 9458,2

Таблица 2. Свойства покрытий, полученных в электролите с добавками марки «ЭКОМЕТ»

Электролит без ■ добавок

• 30 г/л и 1 мл/л

■ 60 г/л и 1 мл/л

1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 ¡, А/дм2

Рисунок 1. Зависимости выхода по току покрытий, полученных из электролита с использованием добавок марки «СОНИС»: 757С и 757Б, от плотности тока

Электролит Плотность тока, А/дм2 Микро-твердость, МПа Изно-состой- кость, % Убыль массы после 24 час. коррозии, мг

Без добавок 3 4 2 2578,7 65 -

2861

3105

ЭКОМЕТ Н75А+ ЭКОМЕТ Н75Б 15 мл/л + 1 мл/л 2 7208,6 - 8,35

3 7443,1

4 8408,2

20 мл/л + 1 мл/л 2 8312,9 17 -

3 8806,1

4 9123,4

Рисунок 2. Гистограмма микротвердости покрытий при плотности тока 3 А/дм2 с добавками марки «СОНИС»

Анализируя полученные результаты (рисунки 1 и 2), можно сделать вывод, что ввод двух добавок марки «СОНИС» совместно изменяет характер зависимости выхода по току с увеличением плотности тока: выход по току в электролите с использованием двух добавок марки «СОНИС» уменьшается с увеличением плотности тока, что говорит об улучшении распределения никеля по поверхности основы. Это может свидетельствовать об улучшении рассеивающей способности электролита никелирования [9].

При введении двух добавок совместно микротвердость резко увеличивается (почти в 3 раза) по сравнению с чистым электролитом. Таким образом, микротвердость никелевых покрытий с использованием двух добавок марки «СОНИС»:757С и 757Б по своей величине достигает значений 9450 МПа и приближается к микротвердости хромовых покрытий. Как видно из гистограммы, приведенной на рисунке 2, микротвердость никелевых покрытий при введении первой основной добавки «СОНИС 757С» увеличивается незначительно, а вот при использовании основной и корректирующей добавок совместно микротвердость покрытий резко увеличивается, причем тем больше, чем больше концентрация основной добавки.

Износостойкость никелевых покрытий с добавками марки «СОНИС» (таблица 1) улучшается примерно в два раза по сравнению с электролитом без добавок.

Исследование влияния добавки марки «ЭКОМЕТ» на физико-химические свойства никелевого покрытия. Графики и таблицы, полученные в процессе работы с никелевым электролитом с добавками марки «ЭКОМЕТ», приведены на рисунках 3, 4 и в таблице 2. Кроме того, в таблице и на каждом графике для сравнения приведены значения, полученные в электролите без добавок.

Рисунок 3. Зависимости выхода по току покрытий, полученных из электролита с использованием добавок марки «ЭКОМЕТ»: Н75А и Н75Б, от плотности тока

Рисунок 4. Гистограмма микротвердости покрытий при плотности тока 3 А/дм2 с добавками марки «ЭКОМЕТ»

По полученным результатам (рисунки 3 и 4) можно сделать вывод, что ввод двух добавок марки «ЭКОМЕТ» совместно не изменяет ход выхода по току по сравнению с электролитом без добавок: выход по току в электролите с использованием двух добавок марки «ЭКОМЕТ» увеличивается с повышением плотности тока, что является характерным явлением для никелевого электролита без блескообразующих добавок. Ввод двух добавок совместно резко увеличивает микротвердость никелевых покрытий, которая при оптимальных концентрациях добавок достигает значений микротвердости хромовых покрытий. При этом, так же как и с использованием добавок марки «СОНИС» микротвердость никелевых покрытий резко увеличивается только при использовании двух добавок (основной и корректирующей) совместно.

Износостойкость никелевых покрытий с добавками марки «ЭКОМЕТ» резко увеличивается (таблица 2), практически в 5 раз в сравнении с электролитом без добавок.

Исследование влияния добавки марки «РАОО» на физико-химические свойства никелевого покрытия. Графики и таблицы, полученные в процессе работы с никелевым электролитом с добавками марки «RADO», приведены на рисунках 5, 6 и в таблице 3. Кроме того, в таблице и на каждом графике для сравнения приведены значения, полученные в электролите без добавок.

Таблица 3. Свойства покрытий, полученных в электролите с добавками марки «RADO»

Электролит Плотность тока, А/дм2 Микротвердость, МПа Изно-состой- кость, % Убыль массы после 24 часов коррозии, мг

Без добавок 3 4 2 2578,7 65 -

2861

3105

ВДЭО 57М+ РДОО-2 3 г/л + 2 г/л 2 8219,2 - 21,9

3 8603,7

4 8910

6 г/л + 2 г/л 2 9344,6 14 -

3 9811,8

4 10314,9

Рисунок 5. Зависимости выхода по току покрытий, полученных из электролита с использованием добавок марки «RADO»: RADO 57M и RADO-2, от плотности тока

Рисунок 6. Гистограмма микротвердости покрытий при плотности тока 3 А/дм2 с добавками марки «RADO»

Анализируя результаты, можно сделать вывод, что выход по току в электролите с использованием двух добавок марки «RADO» (рисунок 5) имеет зависимость с максимумом, которая является необычной, однако, в процессе работы опытным путем было проверена, что данная зависимость воспроизводится. Наличие максимума говорит о неоднозначном влиянии добавки марки «RADO» на распределение металла по поверхности покрытия. До плотности тока в 3 А/дм2 выход по току возрастает, что является характерным для никелевых электролитов. С 3 А/дм2 и выше выход по току уменьшается, что может свидетельствовать об улучшении рассеивающей способности. Как видно из рисунка 6, микротвердость никелевых покрытий резко увеличивается сразу после ввода первой основной добавки «RADO-57М», однако покрытия получаются с большими внутренними напряжениями и трещинами. При вводе двух добавок марки «RADO» покрытия получаются блестящие и хорошего качества, микротвердость которых при оптимальных концентрациях добавок совпадает со значениями микротвердости покрытий из твердого хрома.

Износостойкость никелевых покрытий с добавками марки «RADO» резко увеличивается (таблица 3).

Коррозионные испытания. Коррозионные испытания никелевых покрытий, полученных с блеско-образующими добавками различных фирм, проводились в камере соляного тумана. Время коррозионных испытаний - 24 часа до красной коррозии. Для каждого из электролитов с различными блескообразующи-ми добавками испытывались по два образца при t 5060 °С и плотности тока - 3 А/дм2 , площадью 50 см2. Из анализа данных коррозионных испытаний таблиц 1-3 можно сделать вывод, что покрытия, полученные из электролита с добавкой марки «ЭКОМЕТ», демонстрируют наилучшие коррозионные свойства. Покрытия, полученные с использованием добавок марки «RADO»: они демонстрируют среднюю коррозионную стойкость. Наихудшие коррозионные свойства демонстрируют покрытия, полученные из электролита с добавкой марки «СОНИС».

Изучение катодных поляризационных кривых и рассеивающей способности в никелевом электролите с блескообразующими добавками. Для исследования рассеивающей способности электролитов были сняты катодные поляризационные кривые и измерена электропроводность электролитов с различной концентрацией основной добавки. Поляризационные кривые для электролита с добавками марки «СОНИС», «ЭКОМЕТ» и «RADO» приведены на рисунках 7-9. Во всех случаях видно, что происходит значительный сдвиг потенциала (порядка 110-150 мВ) в область отрицательных значений относительно значения, полученного в электролите без добавок. Таким образом, увеличивается перенапряжение выделения никеля, вероятно, за счет адсорбции блескообразующих добавок на поверхности. Максимальный сдвиг потенциала около 150 мВ наблюдается у электролита с использованием добавки марки «RADO».

В случае добавок «СОНИС» и «RADO» с увеличением концентрации основной добавки наблюдается смещение потенциала в область отрицательных значений (примерно на 15 мВ), а значит, осложняется разряд никеля. А вот в случае добавки «ЭКОМЕТ» с увеличением концентрации основной добавки наблюдается смещение потенциала в область положительных значений (примерно на 20 мВ), а, следовательно, облегчается разряд никеля [9].

По результатам поляризационных исследований была определена рассеивающая способность суль-фатно-хлоридного электролита в присутствии исследуемых добавок методом электрохимического подобия. Результаты испытаний приведены в таблицах 4-6.

i, мА/см2

СОНИС "С+Б" 60 мл/л -О- СОНИС "С+Б" 40 мл/л

—*— СОНИС "С+Б" 30 мл/л —О- Электролит без добавок

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Рисунок 7. Катодные поляризационные кривые, снятые при перемешивании, температуре 50 °С в никелевом электролите без добавки и с добавками марки «СОНИС»: С - 30 мл/л; 40 мл/л и 60 мл/л, Б -1 г/л

Потенциал, мВ

-•- ЭКОМЕТ "А+Б" 15 мл/л -о- ЭКОМЕТ "А+Б" 17 мл/л

—ЭКОМЕТ "А+Б" 20 мл/л —о— Электролит без добавок

Таблица 4. Рассеивающая способность никелевого электролита в присутствии двух добавок марки «СОНИС»

Сдоб.СО-НИС757С, мл/л Сдоб.СО-НИС757Б, мл/л Ai, мА/см2 АЕ, мВ AE/Ai, Ом X, мСм/ см Рассеивающая способность, см

без добавки без добавки 4 20 5 75,4 0,38

30 1 4 43 10,75 82,6 0,89

40 1 4 30 7,5 80 0,60

60 1 4 44 11 85,6 0,94

Таблица 5. Рассеивающая способность никелевого электролита в присутствии двух добавок марки «ЭКОМЕТ»

Сдоб.Экомет-Н75А, мл/л Сдоб.Экомет-Н75Б, мл/л Ai, мА/см2 АЕ, мВ AE/Ai, Ом X, мСм/см Рассеивающая способность, см

без добавки без добавки 4 20 5 75,4 0,38

15 1 4 56 14 80 1,12

17 1 4 46 11,5 76 0,87

20 1 4 70 17,5 82,6 1,45

Таблица 6. Рассеивающая способность никелевого электролита в присутствии двух добавок марки «RADO»

Сдоб.р:А0057М, г/л Сдоб.РЙЭ057М, г/л Ai, мА/см2 АЕ, мВ AE/Ai, Ом X, мСм/см Рассеивающая способность, см

без добавки без добавки 4 20 5 75,4 0,38

3 2 4 58 14,5 82,7 1,20

5 2 4 70 17,5 73,2 1,28

6 2 4 75 18,75 83,2 1,56

Рисунок 8. Катодные поляризационные кривые, снятые при перемешивании, температуре 50 °С в никелевом электролите без добавки и с добавками марки «ЭКОМЕТ»: А -15 мл/л; 17 мл/л и 20 мл/л, Б -1 г/л

Рисунок 9. Катодные поляризационные кривые, снятые при перемешивании, температуре 50 °С в никелевом электролите без добавки и с добавками марки «RADO»: 57М - 3 г/л; 5 г/л и 6 г/л, 2 - 2 г/л

Обобщив полученные данные (таблицы 4-6), можно сделать вывод, что ввод блескообразующих добавок любой марки затрудняет выделение никеля, максимальный сдвиг поляризации наблюдается у электролитов с добавками марок «ЭКОМЕТ» и «RADO» (140-150 мВ), немного меньший - у электролита с добавками марки «СОНИС» (110 мВ). С вводом блескообразующих добавок любой из рассматриваемых марок значительно увеличивается электропроводность и рассеивающая способность электролита. Наилучшие результаты были получены в электролите с добавками марки «RADO» с концентрациями основной добавки «RADO-57М» - 6 г/л и дополнительной добавки «RADO-2» - 2 г/л.

Выводы

При вводе блескообразующих добавок любой из рассматриваемых фирм, покрытия получаются хорошего качества, блестящие и глянцевые. Значительно улучшаются физико-механические свойства покрытий, такие как микротвердость, износостойкость, коррозионная стойкость, а также увеличиваются электропроводность и рассеивающая способность электролитов.

Можно предположить что улучшение рассеивающей способности электролитов и физико-механических свойств никелевых покрытий, полученных из электролитов с блескообразующими композициями используемых марок: «СОНИС», «ЭКОМЕТ» и «RADO», происходит в результате значительной адсорбции компонентов этих добавок на поверхности образца.

Наблюдается значительное увеличение микротвердости покрытий при использовании двух добавок совместно (основной и дополнительной) по сравнению с покрытиями, полученными с каждой из этих добавок отдельно. Одна из добавок (основная) является блеско-

образующей, а другая добавка (дополнительная) оказывает выравнивающее действие и снижение внутренних напряжений в покрытии.

Для получения твердых покрытий с повышенной микротвердостью, соизмеримой с микротвердостью твердого хрома, а также для получения покрытий изделий, работающих на износ, можно рекомендовать к использованию блескообразующие добавки марки «РДЭО» с концентрацией основной добавки «РДЭО-57М» в 6 г/л и дополнительной добавки «РДЭО-2» в 2 г/л.

Для получения никелевых покрытий с повышенной коррозионной рекомендуется использовать добавки марки «ЭКОМЕТ Н75» с концентрацией основной добавки «ЭКОМЕТ Н75А» - 15 мл/л и дополнительной добавки «ЭКОМЕТ Н75Б» - 1 мл/л.

Литература

1 Горницкий И.В. Влияние наноуглеродных добавок на процесс никелирования: дис. ... канд. хим. наук. СПб, 2012. 126 с.

2. Блестящие электролитичекие покрытия / Под ред. Ю.Ю. Матулиса. Вильнюс: Митис, 1969. 613 с.

3. Мамаев В.И., Кудрявцев В.Н. Никелирование: учеб. пособие. М.: РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2014. 198 с.

4. Каталог химических продуктов, технологий и оборудования. Научно-производственное предприятие «ЭКОМЕТ», 2013.

5. Каталог химических продуктов, ООО «СОНИС» - поставщик специальных химических составов, фирменных композиций, блескообразующих и других добавок, 2013.

6. Кичигин Д.М., Балакай В.И. Влияние состава и условия приготовления электролита на процесс электроосаждения никеля: сб.статей «Современные тенденции развития науки». Новочеркасск, 2016. С. 115-118.

7. Дасоян М.А., Пальмская И.Я, Сахарова Е.В. Технология электрохимических покрытий. Л.: Машиностроение, 1989. 391 с.

8. Федотьев Н.П., Алабышев А.Ф., Ротинян

A.Л. Прикладная электрохимия. Л.: Госхимиздат, 1962. 640 с.

9. Фрумкин А.Н., Багоцкий В.С., Иофа З.А., Кабанов Б.Н. Кинетика электродных процессов. М.: МГУ, 1952. 319 с.

10. Лайнер В.И. Современная гальванотехника. М.: Металлургия, 1967. 384 с.

References

1. Gornitskiy I.V. Vliyaniye nanouglerodnykh do-bavok na protsess nikelirovaniya, dis. ... kand. khim. Nauk. SPb, 2012. 126 s.

2. Blestyashchiye elektrolitichekiye pokrytiya / Pod red. YU.YU. Matulisa. Vil'nyus: Mitis. 1969. 613 s.

3. Mamaev, V.I., Kudryavcev, V.N. Nikelirovanie. M: RHTU im. D.I. Mendeleeva, 2014. 198 s.

4. Catalog himicheskih produktov, technologiyi i oborudovaniya. Nauchno-proizvodstvennoe predpriyatie «Ecomet», 2013.

5. Catalog himicheskih produktov, OOO «SONIS» -postavshchik spetsial'nykh khimicheskikh sostavov, firmen-nykh kompozitsiy, bleskoobrazuyushchikh i drugikh dobavok, 2013.

6. Kichigin D.M., Balakay V.I. Vliyaniye sostava i usloviy prigotovleniya elektrolita na protsess elektroosazh-deniya nikelya // Sovremennyye tendentsii razvitiya nauki: sb.statey. - Novocherkassk, 2016 - s. 115-118.

7. Dasoyan, M.A., Palmskaya, I.Ya., Sakharova, E.V. Technologya electrokhimicheskih pocrytiy. L .: Mashinostroy-eniye, 1989. 391 s.

8. Fedotyev, N.P., Alabyshev, A.F., Rotinyan, A.L. Pricladnaya electrohimiya. Leningrad: Goskhimizdat, 1962. 640 s.

9. Frumkin, A.N., Bagotsky, V.S., Iofa, Z.A., Kabanov,

B.N. Kinetica electrodnyh processov. M.: Izd. Moscovscogo Universiteta, 1952. 319 s.

10. Liner, V.I. Sovremennaya galvanotekhnica. M.: Metallurgya, 1967. 384 s.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.