Роль сопутствующих реакций при электрохимическом формировании функциональных гальванических покрытий

• Автор: Ившин, Яков Васильевич
• Шифр специальности: 02.00.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 259 с. : ил

1. НЕКОТОРЫЕ ВОПРОСЫ ТЕОРИИ И ПРАКТИКИ ПРОЦЕССА

ЭЛЕКТРООСЛЖДЕНЕИЯ ГАЛЬВАНИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ И

ВЛИЯНИЯ НА НЕГО СОПУТСТВУЮЩИХ

РЕАКЦИЙ.

1.1. Осаждение металла покрытия и сопряженное окисление металла основы

1.2. Катодное выделение металла и сопутствующие реакции соосаждения гидроксидов и других ингредиентов

электролита.

2. ПОСТАНОВКА ПРОБЛЕМЫ, ЗАДАЧИ И ОБЪЕКТЫ

ИССЛЕДОВАНИЯ

3. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА

3.1. Поляризационные измерения

3.2. Получение гальванических покрытий
3.3. Исследование свойств покрытий
4. РОЛЬ СОПРЯЖЕННОЙ РЕАКЦИИ ОКИСЛЕНИЯ МЕТАЛЛА
ОСНОВЫ ПРИ ФОРМИРОВАНИИ ГАЛЬВАНИЧЕСКИХ
ПОКРЫТИЙ
4.1. Влияние электролита на кинетику процесса контактного обмена меди на малоуглеродистой стали.
4.2. Контактный обмен меди на легированных сталях.
4.3. Процесс контактного обмена в кислых сульфатных электролитах меднения на предварительно никелированной стали.
4.4. Кинетика и механизм сопряженных реакций восстановления
ионов меди II, олова II и растворения стали
4.5. Сопряженные реакции растворения основы, восстановления ионов металла и доноров протонов.
4.5.1. Сопряженное выделение водорода в процессе контактного обмена ионов цинка или кадмия на алюминии.
4.5.2. Сопряженное выделение водорода в процессе контактного обмена ионов никеля на алюминии.
4.6. О стадиях и кинетике протекания сопряженных реакций в процессе контактного обмена металлов
4.7. Расчет тока сопряженных реакций в процессе контактного обмена металлов по результатам поляризационных измерений
4.8. Влияние субпотенциального дофазовот осаждения цинка на катодное выделение водорода
4.9. Сопряженные электрохимические реакции в процессе механогальванического цинкования
5. ФОРМИРОВАНИЕ ОПТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПОВЕРХНОСТИ ГАЛЬВАНИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ ПОД ВЛИЯНИЕМ СОПУТСТВУЮЩИХ РЕАКЦИЙ
5.1. Поверхностное зонообразовние при электрокристаллизации медных полосатых древовидных покрытий
5.1.1. Исследование процесса получения медного осадка с периодически изменяющимися по поверхности катода свойствами
5.1.2. Роль сопряженных реакций при электроосаждении слоя меди с регулярными, периодически изменяющимися по поверхности катода, свойствами.
5.2. Роль сопутствующих реакций при формировании
гальванических черных солнечно селективных кобальтовых
покрытий.
5.2.1. Электрохимическое поведение кобальта в кислых и
щелочных растворах .
5.2.2.0 механизме формирования черного солнечно
селективного кобальтового покрытия
5.3. Роль сопутствующих реакций при осаждении гальванических покрытий на поверхность полимеров с использованием
сульфидного слоя.
ВЫВОДЫ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЕ
СПИСОК ОСНОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
С концентрация
С плотность металла
Б коэффициент диффузии
Е потенциал реакции
Еа стационарный потенциал анодной реакции
Ек стационарный потенциал катодной реакции
ДЕдф0 разность между потенциалом начала дофазового осаждения и
равновесным потенциалом металла Б число Фарадея
Гп коэффициенты функции Фурье
Дв изменение энергии Гиббса
функция для определения плотности катодного тока в процессе
контактного обмена толщина покрытия
1Я анодный ток
1К катодный ток
т0 минимальное значение плотности тока
тах максимальное значение плотности тока
о плотность тока обмена
я плотность тока анодной реакции
плотность тока катодной реакций
ко плотность тока контактного обмена
к коэффициент селективности
ш масса
1У1,7 ионы электроотрицательного металла
М2П ионы электроположительного осаждаемого металла М
число полос число электронов электрохимический эквивалент сопротивление слоя универсальная газовая постоянная анодное поляризационное сопротивление поляризационный показатель сопротивление раствора катодное поляризационное сопротивление площадь электрода
доли площади, на которой протекает анодная реакция доля площади, на которой протекает катодная реакция доля площади пор в покрытии время
температура
стандартный потенциал реакции константа диссоциации коэффициент поглощения солнечного света длина волны света коэффициент отражения света коэффициент термического излучения перенапряжение реакции удельное сопротивление электролита катодный коэффициент переноса
активность ионов металла М2 анодный коэффициент переноса работа выхода электрона
ВВЕДЕНИЕ


Типичным примером может являться эффект сверхполяризации и деполяризации при осаждении сплавов Б. И.Скиртымонская 7, П. М.Вячеславов 8. В отличие от гомогенной химической реакции, протекающей в объеме раствора, электрохимическая реакция протекает на границе раздела электрод раствор и является гетерогенной. В связи с этим электрохимическая реакция на электроде имеет ряд стадий транспортировка реагента к электроду, электрохимический разряд, отход образовавшихся продуктов от поверхности электрода или их осаждение Полукаров Ю. М. 9. Н.В. Гудин и Н. Доставка комплекса к поверхности раздела электрод электролит. Изменение состояния комплекса при вхождении его в диффузионный слой. Перестройка комплекса в двойном элекгрическом слое с образованием переходного состояния электрохимически активного комплекса. Акт переноса электронов с катода на электрохимически активный комплекс. Преобразование первичного продукта электрохимической реакции с образованием адатомов металла. Поверхностная диффузия адионов и адатомов. Вхождение адатома в кристаллическую решетку металла. Отвод продуктов из зоны реакции в объем раствора. Таким образом, любая электрохимическая реакция является сложной. В случае сложных реакций, когда с одним и тем же реагентом одновременно взаимодействуют два или более вещества, такие реакции называются сопряженными. Иногда сопряжение реакций вызывает их ускорение, при этом часто, одна из них дает заметный выход продуктов лишь в условиях, когда идет другая реакция ,. Ускорение может быть вызвано образованием интермедиатов в ходе одной из реакций, которые ускоряют другую. Сопряжение таких реакций может влиять на термодинамику процесса. АВ АВ ДС,0 1. АЭ АБ ДС 1. АВ И АВ АБ 1. При осаждении металлов на более электрохимически активную основу имеет место сопутствующая реакция окисления металла основы. При этом ионы осаждаемого металла выступают в роли окислителя для более электрохимически активного металла основы. В случае, если металл основы очень электрохимически активен совместно с растворением металла основы может также наблюдаться восстановление доноров протонов, при этом имеет место протекание трех сопряженных реакций на двух различных поверхностях. В работах А. И.Маршакова, И. Д.Зарнына и сотрудн. Частицами, осуществляющими сопряжение, могут быть конечные и промежуточные продукты катодных реакций, адатомы металла, поверхностные комплексы, вакансии и иные структурные дефекты. Взаимовлияние различных реакций может быть вызвано изменением числа активных центров, концентрации поверхностноактивных частиц. Я.М. Колотыркин и Г. М.Флорианович , выявили, что при анодном растворении в сильнокислых и спиртовых растворах железа, хрома и ряда других металлов процесс протекает параллельно по химическому и электрохимическому пути. М.В. Вигдорович, В. И.Вигдорович и сотрудн. И.Д. Зарцын и А. Е.Шугуров показали, что в коррозионных процессах сопряженное протекание реакций существенно влияет на механизм и скорость их протекания и на весь процесс в целом. В ряде работ А. И.Маршакова и сотрудн. Р.К. Последовательность стадий электрохимических реакций не является вполне определенной осложняющим фактором при электроосаждении является также непрерывно изменяющаяся энергетически неоднородная поверхность Р. Юшкенас , Ю. Д.Гамбург . В зависимости от условий ведения процесса электролиза и преследуемых целей электролиза физикохимические свойства металлических осадков могут очень сильно различаться . Так, в гидрометаллургии решающее значение имеют чистота металла и затраты электроэнергии, а к физикомеханическим свойствам особых требований не предъявляется Ю. В.Баймаков, Л. И.Журин . Электролиты при этом, как правило, не содержат ПАВ и тщательно очищаются от примесей. Все это предопределяет сведение побочных реакций к минимуму. В функциональной гальванотехнике осаждение покрытий ведут с целью придания поверхности заданных физикохимических свойств, а чистота металла имеет подчиненное значение А. М.Гинберг , М. Л.Шлугер ,, М. И.Донченко ,, А. А.Герасименко , В. И.Попов .