Электрохимическое осаждение композиционных покрытий на основе никеля и меди: кинетические закономерности и свойства осадков

• Автор: Целуйкин, Виталий Николаевич
• Шифр специальности: 02.00.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 307 с. : ил.

Введение

Глава 1. Литературный обзор

1.1. Электроосаждение и анодное растворение покрытий

1.1.1. Зародышеобразование и рост кристаллов

1.1.2. Электроосаждение сплавов

1.1.3. Элекгроосаждение сплава железоникель

1.1.4. Механизмы анодного растворения

1.1.5. Формирование, реорганизация и разрушение

неравновесного поверхностного слоя при СР сплава

1.1.6. Анодное растворение никеля, железа и сплава железоникель

1.2. Композиционные электрохимические покрытия

1.2.1. Механизм и кинетика образования композиционных электрохимических покрытий
1.2.2. Формирование структуры и свойств композиционных электрохимических покрытий
1.2.3. КЭП на основе никеля
1.2.4. КЭП на основе хрома
1.2.5. КЭП на основе меди
1.2.6. Другие виды КЭП
1.3. Структура воды, водных растворов и их свойства
1.3.1. Огрукгура воды
1.3.2. Структура водных растворов электролитов
1.3.3. Некоторые свойства растворов электролитов
и методы их исследования
Глава 2. Методика эксперимента
2.1. Объекты исследования
2.2. Приготовление растворов
2.3. Исследование физикохимических свойств растворов
2.4. Приготовление дисперсной фазы
2.4.1. Приготовление водных дисперсий фуллерена С6о
2.4.2. Получение коллоидного графита и бисульфата графита
2.5. Подготовка поверхности электродов
2.6. Электроосаждение металлов и сплавов
2.7. Электроосаждение композиционных покрытий
2.8. Анодное растворение покрытий
2.9. Электрохимические методы исследования
2.9.1. Потенциодинамический метод
2.9.2. Потенциостатический метод
2.9.3. Гальваностатический метод
2 Микроструктурные исследования
2 Г. Вторичноионная массспектрометрия
. Рентгенофазовый анализ
2 Исследование физикомеханических и
коррозионных свойств покрытий
. Определение микротвердости
. Измерение коэффициента трения покрытий
. Измерение шероховатости поверхности
. Методика коррозионных испытаний
2 Статистическая обработка экспериментальных данных 9 Глава 3. Структурные превращения в сульфатных и хлоридных
растворах, содержащих ионы Ы, Ре2 и Си2
3.1. Физикохимические свойства водных растворов сульфата никеля
и хлоридов никеля и железа П
3.2. Термодинамические характеристики активации вязкого течения
водных растворов сульфата никеля и хлоридов никеля и железа II
3.3. Физикохимические и термодинамические свойства электролитов состава С БеСЬ Н
3.4 Физикохимические и термодинамические свойства водных растворов Си
3.5. Математическое моделирование вязкого течения одно и двухкомпонентных водных растворов , МС, РеС, С РеС
Глава 4. Электроосаждение композиционных покрытий на основе никеля и меди
4.1. Композиционные электрохимические покрытия никель фуллерен СбО
4.1.1. Получение водных дисперсий фуллерена Со
4.1.2. Электроосаждение композиционных покрытий никель фуллерен СбО
4.1.3. Структура и свойства композиционных покрытий никель фуллерен СбО
4.2. Электроосаждение и свойства композиционных покрытий медь фуллерен СбО
4.3. Электроосаждение и свойства композиционных покрытий никель коллоидный графит
4.4. Электроосаждение и свойства композиционных покрытий никель бисульфат графита
4.5. Электроосаждение сплава железо никель и композиционных покрытий железо никель фуллерен СбО
4.5.1. Кинетические закономерности электролитического осаждения сплава железоникель во взаимосвязи со структурными превращениями в электролитах
4.5.2. Микроструктурные исследования осадков сплава железоникель
4.5.3. Физикомеханические и физикохимические свойства сплава железоникель
4.5.4. Электроосаждение и свойства композиционных
покрытий железо никель фуллерен СбО
Глава 5. Анодное растворение электролитических сплавов в нестационарных условиях
5.1. Анодное растворение сплава железо никель
5.2. Анодное растворение сплава медь никель
Выводы
Список использованной литературы


Железоникелевые сплавы с повышенным содержанием никеля характеризуются мелкокристаллической структурой и высокой равномерностью осадка по толщине. На характер и совершенство текстур сплава железоникель оказывают влияние кислотность и температура электролита . Изменение температуры не только влияет на совершенство ориентации, но в ряде случаев ведет к изменению оси текстуры. Для каждой преимущественной ориентации кристаллитов существует оптимальная температура, при которой анизотропия осадков наибольшая . Кислотность электролита играет не менее важную роль в образовании текстур осадков железоникелевых сплавов. При значениях 1 ориентация кристаллитов очень слабая. Увеличение электролита до 2,7 приводит к росту содержания никеля в осадках сплава и возрастанию степени совершенства текстуры , что вполне закономерно, поскольку наиболее существенные изменения в процессе электроосаждения металлов группы железа наблюдаются в интервале 2 3 . Модельные расчеты основной текстуры для электролитического сплава железоникель на поверхности неориентированной основы 9 свидетельствуют, что изменение поляризации приводит к осуществлению различных механизмов зарождения и роста кристаллов. В условиях низкой поляризации 0,1 В реализуется островковый механизм Фольмера Вебера. В имеет место смешанный механизм Странского Крастанова. В области более высоких катодных поляризаций преобладает механизм сплошного послойного роста Франка Ван дер Мерве. Таким образом, рассмотрение закономерностей совместного восстановления ионов системы железоникель показывает, что эта система является сопряженной. Соотношение скоростей восстановления компонентов сплава, состав, структура и совершенство текстуры осадка определяются составом электролита и параметрами электролиза. В процессе электролитического осаждения металлов и сплавов наряду с основной катодной реакцией происходит выделение водорода, который поглощается осадком и может диффундировать в основу. Н Надс. Нале НадС Н2. Катодное выделение водорода на металлах группы железа определяется их высокой адсорбционной способностью по отношению к водороду . Железо и никель относят к эндотермическим поглотителям водорода . Эндотермическая окклюзия происходит за счет растянутых областей кристаллической решетки металла безобразования твердого раствора внедрения . Механизм выделения водорода, как для металлов группы железа, так и для их сплавов, в значительной мере определяется величиной энергии адсорбции газа. В сплавах железоникель наблюдается существенная деформация зоны Зэлектронов никеля. Ковалентные связи атомарного водорода с железом являются более прочными, чем с никелем, вследствие уменьшения потенциала ионизации Зуровней железа. Эти факторы должны привести к увеличению энергии адсорбции газа на поверхности сплава с увеличением содержания железа. К такому же эффекту приводит как изменение количества структурных дефектов, так и изменение их свойств. Однако, механизм катодного выделения водорода на сплавах железоникель является более сложным и представляет собой сочетание двух замедленных стадий замедленного разряда и каталитической рекомбинации . Это связано с тем, что поверхность сплавов имеет значительно отличающиеся по энергетическим характеристикам участки границы зерен и блоков с большим количеством дислокаций, обогащенных железом, и зерна в отожженном металле, а также выходы дислокаций и менее дефектные участки поверхности в деформированном. Наличие таких участков и определяет появление смешанного механизма выделения водорода на сплавах железоникель. Поскольку реакция выделения водорода на данных сплавах происходит по механизму ФольмераТафеля, то можно предположить, что на участках с большей энергией адсорбции границы зерен и блоков, выходы дислокаций имеет место меньшее перенапряжение перехода и в качестве замедленной выступает стадия каталитической рекомбинации. Для участков с низкой энергией адсорбции зерна и недефектные места деформированного металла характерно замедленное протекание реакции Фольмера и сравнительно быстрое реакции Тафеля.