Кинетика электроосаждения, структура и свойства металлорганических покрытий на основе меди, кадмия и никеля

• Автор: Бурдина, Елена Игоревна
• Шифр специальности: 02.00.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Ростов-на-Дону
• Количество страниц: 149 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1Л Роль процессов адсорбции и комплексообразования в кинетике выделения металлов различной электрохимической активности
1.2 Особенности электроосаждения металлов из водно-органических сред. Роль природы аниона

1.3 Композиционные электрохимические покрытия

1.3.1 Виды композиционных покрытий и их свойства

1.3.2 Металл органические покрытия как новый класс композиционных покрытий

1.4. Перспективы использования циклических лактамов при электроосаждении металлов

1.4.1 Некоторые свойства циклических лактамов

1.4.2 Процессы, протекающие в объеме электролита и на электродной поверхности в присутствии лактамов
ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
2.1 Объекты исследования
2.2 Методы исследования
2.2.1 Метод стационарного электролиза
2.2.2 Хронопотенциометрия
2.2.3 Определение адсорбции органических веществ методом импеданса
2.2.4 Метод циклической вольтамперометрии
2.2.5 Методика анализа изменения бестоковых потенциалов
2.2.6 Метод компьютерного моделирования
2.2.7 Аналитические методы определения металлов в покрытиях..
2.2.8 Методика исследования трибологических свойств покрытий.

2.2.9 Методы исследования микроструктуры поверхности покрытий
2.2.10 Наноиндентирование
2.2.11 Рентгеноспектральные исследования
2.2.12 Статистическая обработка экспериментальных данных
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗМЕРЕНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
3.1 Влияние состава электролита на электроосаждение кадмия и свойства формирующихся покрытий
3.1.1 Роль комплексообразования ионов кадмия с И-метилпирролидоном в кинетике их восстановления из сульфатного электролита
3.1.2 Влияние концентрации лактама на электроосаждение кадмия
3.1.3 Зависимость кинетики электроосаждения кадмия, микроструктуры и свойств покрытий от природы и строения ПАВ
3.2 Влияние природы и строения органических добавок на закономерности формирования медьорганических покрытий и их физикомеханические свойства
3.2.1 Особенности влияния концентрации М-метилпирролидона на кинетику катодного процесса
3.2.2 Роль строения ПАВ и состава водно-органического электролита в кинетике электроосаждения и свойствах медных покрытий
3.2.3 Влияние природы лактама на микроструктуру медных покрытий
3.3 Зависимость кинетики электроосаждения и физико-механических свойств никельорганических покрытий от природы лактама и состава растворителя
ВЫВОДЫ
ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность. Развитие современных технологий повышает требования к электрохимическим осадкам. В настоящее время существует необходимость в покрытиях, обладающих высокой электропроводностью, магнитными характеристиками, улучшенными антифрикционными свойствами, большой твердостью, износо- и коррозионной стойкостью в агрессивных условиях эксплуатации, каталитической активностью. Особую значимость приобретает способность прогнозированного ведения процесса электролиза и получение осадков с заданным комплексом свойств. Подход к решению этой проблемы базируется на знании природы адсорбированных и восстанавливающихся на электроде частиц, а также на выяснении характера влияния структуры и состава смешанного растворителя на параметры электрохимического процесса.
Введение органических добавок в электролиты позволяет формировать качественные покрытия без существенного снижения скорости электродного процесса. В смешанных водно-органических растворах увеличивается число разнообразных по природе и прочности комплексных ионов, что расширяет диапазон действия электролита. Свойства смешанных систем, наряду с изменившимися условиями массопереноса, сольватации и адсорбции компонентов электролита на электроде, открывают новые возможности для дальнейшей интенсификации процессов электроосаждения технически важных металлов [1].
Широкое применение в гальванотехнике находят процессы электроникелирования, кадмирования и меднения. Кадмированию подвергают наиболее важные детали самолётов и кораблей, а также изделия, эксплуатация которых происходит при высоких температурах. Ряд достоинств данного металла как покрытия дополняется его эластичностью, способностью к изгибам и штамповке. Никелем покрывают изделия из стали, цветных металлов, сплавов для защиты от коррозии, декоративной отделки поверхности, повышения износостойкости и прочности. Медь и её сплавы используются в качестве

ТЧ-метилпирролидоне.
Благодаря высокой селективности и малой токсичности Ы-метилпирролидон применяется в качестве органического растворителя в производстве технических пластиков, сельскохозяйственных химических веществ, в электронной технике - в качестве очистителя для кремниевых изделий, вспомогательных средств при производстве печатных плат, в производстве высококачественных клеев, в качестве компонента для снятия красок и смазочных веществ, полиуретановых и полимерных остатков, а также в синтезе органических продуктов, фармацевтических препаратов и др. [126-127]. Другой циклический амид - у-бутиролактон (у-БЛ), являющийся апротонным растворителем с широким электрохимическим окном (от минус 1.7 до плюс 2.7 В), интенсивно используется для конструирования химических источников тока (ХИТ), в частности, литий-ионных аккумуляторов [128]. Капрон (поли-Е-капроамид) и другие полиамиды широко используются в узлах трения. Они могут эксплуатироваться при температуре от -40 до +80°С продолжительное время, а при 1 = Ю0...120°С - краткосрочно, обладают достаточно высокой износостойкостью и низким коэффициентом трения (по стали без смазки / = 0.1...0.2, со смазкой / = 0.05...0.1) [129]. Однако в литературе практически отсутствуют сведения об электрохимическом поведении данных веществ, в частности, влиянии на кинетику катодных реакций, связанных с формированием металлических осадков.