Электроосаждение сплавов Ni-W и Co-W

• Автор: Кукушкина, Ксения Владимировна
• Шифр специальности: 05.17.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 158 с. : ил.

I. Введение 4

II. Литературный обзор.

2.1. Краткая история электроосаждения вольфрама и его сплавов. 6

2.2. Механизмы осаждения вольфрама с другими металлами в водных растворах.

2.2.1. Гипотеза об изменении поляризации при осаждении сплавов

на основе вольфрама (по Бреннеру). 9

2.2.2. Пленочные модели и радикально-пленочная модель.

2.2.2.А. Ранние пленочные модели. 11

2.2.2.Б. Радикально-пленочная модель. 12

2.2.3. Другие механизмы образования сплавов на основе вольфрама.

2.2.3 .А. Каталитическая теория

2.2.3 .Б. Гипотеза совместного образования комплекса вольфрама, молибдена и металла осадителя
2.2.3.В. Другие схемы сплавообразования. 20
2.3. Некоторые физико-механические и химические свойства сплавов на основе вольфрама.
2.3.1. Строение и кристаллографическая структура сплавов. 22
2.3.2. Микротвердость сплавов на основе вольфрама. 24
2.3.3. Коррозия сплавов на основе вольфрама. 26
2.3.4. Износостойкость сплавов на основе вольфрама
2.3.5. Пластичность 27
2.3.6. Катодные потенциалы при осаждении сплавов с вольфрамом. 28
2.4. Применение вольфрамовых сплавов и перспективы использования в технике
2.5. Электролиты для получения сплавов вольфрама с металлами группы железа
2.5.1. Электроосаждение сплавов и свойства осадков, полученных
из кислых электролитов. 31
2.5.2. Электроосаждение сплавов и свойства осадков,
полученных из щелочных электролитов. 35
2.6. Постановка задачи исследования. 51
III. Методы исследования.
3.1. Методика приготовления аммиачно-цитратного электролита
для осаждения сплава №-У и Со-У. 53
3.2. Методика подготовки поверхности перед нанесением покрытий. 55
3.3. Схема ячейки для электроосаждения сплавов №-У
и Со^ с комбинированными анодами. 57
3.4. Определение содержания никеля, кобальта и вольфрама в электролитах
3.5. Методика определения состава сплавов №-У и Со-\^. 61
3.6. Расчет ВТ металла (сплава), средней толщины покрытия и продолжительности электролиза. 62
3.7. Методика определения микротвердости. 64
3.8. Методика определения содержания водорода в покрытии
3.9. Определение внутренних напряжений в сплаве
3.10. Снятие поляризационных кривых
IV. Экспериментальная часть.
А. Электроосаждение сплава №-У.
4.1. Исследование поведения № 'и.МУ анодов в электролитах для
осаждения сплавов №-У;' 67
4.1.А. Исследование поведения № анодов в электролитах
для осаждения сплава сплавов 69
4.1.Б. Исследование поведения ^ анодов в электролитах
для осаждения сплава сплавов №-У. 77
4.1.В. Исследование анодного поведения нерастворимых
анодов (ОРТА, РЬТ^ в электролите №1. 80
4.2. Расчет распределения тока между тремя анодами. 82
4.3. Исследование электрохимической стабильности
электролита №1 с комбинированными анодами. 84
4.4. Влияние хлорид ионов и окисление цитрат ионов на
микротвердость, внешний вид и внутренние напряжения сплавов №-У. 85
4.5. Изучение различных способов предотвращения окисления цитрат ионов.

4.5.А. Применение муравьиной кислоты для предотвращения
анодного окисления цитрат ионов
4.5.Б. Применение точечного анода. 100
4.5.В. Применение катионообменной мембраны. 103
4.6. Выбор состава электролита для дальнейшего исследования 106
4.7. Исследование электроосаждения сплава №-У из электролита №2
в отсутствии мембраны. 110
4.8. Исследование элекгроосаждения сплава №-У из электролита №2
в ячейке с мембраной. 115
4.9. Исследование химической стабильности электролита №2.
4.9.А. Влияние pH. 118
4.9.Б. Влияние лимонной кислоты 120
4.10. Исследование элекгроосаждения сплава №-У из электролита №2
с мембраной после корректировки методики приготовления. 126
4.11. Исследование наводораживания. 129
Б. Элекгроосаждение сплава Со-У
4.12. Исследование поведения Со иЛУ анодов в электролите №3. 131
4. 13. Исследование некоторых физико-механических свойств
Со-АУ-сплавов. 135
4.14. Исследование легирования сплава Со-У бором. 138
4.15. Исследование элекгроосаждения сплава Со-У из электролита №4
4.15.А. Выбор исследуемого электролита. 141
4.15.Б Электроосаждение Со-У-сплава из электролита №4. 143
V. Основные выводы 148
VI. Список литературы. 151

Рис. 3. Модель процесса окисления вольфрама и распределение потенциала (<р) в системе металл - окисел - электролит.
+ Металл Окисел Электролит

ґ -» ''
1) XV —> XV6 + + 6 е“ : ’№6+ ; і і 4) W6+ + ЗО2“ -> \ю3
2) + ЗОН“ -> 'УОз + ЗН+ + 6е“ і он- В кислой среде
3) XV + 30 -» WOз + 6е“

5) Н20(в р-ре) —> Н20

6) Н20адс -> Н+адс + ОН адс
7) ОН“адс -> 02“адс + Н+адс
8) Н адс > Н (в р-ре)
В щелочной среде
9) ОН (в р-ре) -> ОН адс
10) Процесс (7)
11) Процесс (8)
Парусников и Кисиленко отмечали, что при анодном растворении вольфрама в растворах 5-25% ІЧН4ОН, при катодной плотности тока от 0,1 до 5 А/см2, анодный выход по току колебался около 100%. При этом на поверхности вольфрама образовывались различно окрашенные окисные пленки. В отличие от синих, желтые и бурые пленки не смывались водой и с трудом удалялись с поверхности металла [83]. Анодная обработка вольфрама в слабощелочных электролитах, содержащих Ыа2У03 при pH 7 - 12 протекала при сравнительно высоком напряжении на ванне 20 - 70 В, характеризовалась пониженным выходом по току и сопровождалась образованием на поверхности металла плохо растворимых в электролите окисных пленок.
Давыдов и Маричев применили метод контактного электросопротивления (КЭС) для обнаружения адсорбционных и фазовых оксидных пленок на поверхности вольфрам и при его растворении в кислой и щелочной средах [84]. Они показали, что