Кинетика электроосаждения и свойства металлополимерных покрытий на основе меди и кадмия из водных и водно-этанольных электролитов

• Автор: Соколенко, Алла Ивановна
• Шифр специальности: 02.00.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Ростов-на-Дону
• Количество страниц: 202 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Электроосаждение металлополимерных покрытий

1.2. Кинетика электровосстановления ионов металлов в водно-органических электролитах
1.3. Роль адсорбции ПАВ и металлокомплексов с органическими и неорганическими лигандами в кинетике разряда ионов

1.4. Особенности строения водно - спиртовых смесей, сольватации и

пересольватации в них ионов

ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2.1. Объекты исследования

2.2. Методики исследования

2.2.1.Хронопотенциометр ия
2.2.2.Хроновольтамперометри я
2.2.3. Метод импеданса
2.2.4. Методика стационарного электролиза
2.2.5. Определение микротвердости, адгезии и коррозионной стойкости покрытий
2.2.6. Метод определения рассеивающей способности электролита
2.2.7. Методика исследования трибологических свойств покрытий
2.2.8. Методика химического анализа состава покрытий
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗМЕРЕНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
3.1. Влияние природы аниона и соотношения металл-добавка на эффективность Е-капролактама при электроосаждении кадмия
3.2. Влияние природы металла и аниона на механизм действия б-капролактама при электроосаждении медьполимерных покрытий
3.3. Влияние процессов структурообразования в смешанном растворителе на кинетику электровосстановления кадмия (II) в перхлоратных смесях воды с этанолом
3.4. Влияние состава жидкой фазы и концентрации є-капролактама на кинетику осаждения и трибологические характеристики кадмий-полимерных
покрытий в перхлоратных средах
3.5. Роль адсорбированных комплексов металла в процессе электроосаждения кадмия в иодидных водно-этанольных электролитах
3.6. Влияние анионов иода на эффективность е-капролактама при электроосаждении кадмий-полимерных покрытий в смесях воды с
этанолом
ГЛАВА 4. ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Решение целого ряда специальных задач современной техники (создание новых типов источников тока, интенсификация процессов, формирование покрытий с новыми и улучшенными параметрами и др.) стало возможным лишь в условиях интенсивной теоретической и технологической разработки процессов электрохимического выделения металлов из электролитов на основе органических и смешанных водно-органических растворителей. Использование неводных растворителей и их смесей с водой при электролитическом и контактном выделении таких металлов, как Си, Ъа, N1, Бп, Сс1 и др., позволяет получать покрытия с высокой адгезией на металлах с высокой степенью окисленности поверхности (А1,Т1) или неустойчивых в водных средах (и,Ве). В подобных средах возможно осуществление процесса в условиях, исключающих выделение водорода, что позволяет повысить физико-механические свойства покрытий и устранить наводороживание изделий при кадмировании или цинковании или же наращивать массивные осадки металлов, образующих летучие гидриды при водном электролизе (Аб, 8Ь). В электролитах на основе органических и водно-органических растворителей возможно существование большего, чем в водных, числа разнообразных по природе и прочности комплексных ионов, что увеличивает диапазон действия электролита. Наконец, в этих средах возможны принципиально новые способы электроосаждения металлов и сплавов, например, электролизом растворов биядерных комплексов. Все эти свойства неводных и водно-неводных систем, наряду с изменившимися условиями массопереноса, сольватации и адсорбции компонентов электролита на электроде, открывают новые возможности для дальнейшей интенсификации процессов электроосаждения обычных металлов и создания универсальных гальванических ванн по осаждению и соосаждению технически важных металлов, не выделяющихся из водных сред. В условиях расширяющихся требований к физико-механическим параметрам катодных отложений на первый план выдвигается проблема прогнозированного ведения процесса электролиза, обеспечивающего получение осадков с заданным комплексом

молекулами ПАВ, растворителем, анионами) и восстанавливающихся ионов (простые ионы или адсорбированные комплексы), имеют особое значение при рассмотрении электродных процессов в водно-органических средах. Актуальность этой проблеме придают попытки использовать поверхностноактивные и комплексообразующие добавки для эффективного регулирования скорости процесса и качества металлических покрытий в смешанных растворителях. Так, качество катодных отложений Сё, Zn и Бп заметно возрастает при введении в водно-диметилформамидный электролит полимерных четвертичных аммониевых солей [94], что, по мнению авторов, обусловлено влиянием адсорбции комплексов металла с добавкой на кристаллизационные стадии процесса электроосаждения. Торможение электрокристаллизации Си и, как следствие, улучшение качества осадков отмечено в водно-спиртовых смесях, содержащих алкил- и фенилпроизводные тиомочевины (ТМ) [95]. Выделение Ре с достаточно высокой скоростью из ДМФА и его смесей с водой становится возможным лишь в присутствии аскорбиновой кислоты, образующей электрохимически активный комплекс состава 1:1 с ионами Ре2+ [96]. В работах [84, 97-101] отмечено, что эффективность органических добавок в существенной степени определяется составом смешанного растворителя. В частности, это продемонстрировано на примере разряда ионов кадмия в иодидных водно-диметилформамидных электролитах, содержащих микроколичества комплексообразователя -салицилальанилина (С А) [84]. Способность С А конкурировать с молекулами растворителя за место в гидратной оболочке иона при «малых» концентрациях ДМФА (< 4М) приводит к образованию менее прочных комплексных катионов с несимметричной координационной сферой. В этих условиях преимущественная адсорбция на электроде ионов йода, способных выступать в роли электронных мостиков, в значительной степени облегчает разряд ионов металла на катоде. В области концентраций воды и ДМФА, отвечающих наиболее прочной структуре растворителя (~4М ДМФА), увеличивается адсорбция СА на катоде, что по сути дела является прямым