Эволюция структуры и свойств химически осажденных аморфных покрытий системы никель-фосфор в процессе кристаллизации

• Автор: Куприй, Алексей Васильевич
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 100 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ.
Введение

1. Современное состояние вопроса.

2. Материалы и методика.

2.1. Материалы для исследований.

2.2. Дифференциальная сканирующая калориметрия

2.3. Рентгеноструктурный анализ.

2.4. Определение магнитных характеристик

2.5. Термическая обработка

2.6. Микротвсрдость.

2.7. Микроструктурные исследования

2.8. Испытания на износ.
3. Разработка технологии химического никелирования
3.1. Выбор требований к технологии
3.2. Выбор реагентов
3.3. Определение количественного состава компонентов
3.4. Осаждение покрытий с легирующими добавками
4. Кристаллизация аморфного состояния
4.1. Аморфное состояние и первичная кристаллизация
4.2. Метастабильные фазы
4.3. Фазовые превращения при кристатлизации
4.4. Кинетика и термодинамика кристаллизации.
5. Эволюция свойств и новые области применения.
5.1. Микротвердость
5.2. Влияние легирования кобальтом на микротвердость.
5.3. Магнитные свойства покрытий.
5.4. Новые области применения покрытий
Выводы по работе.
Список литературы


В качестве восстановителя никеля в данных процессах используется гипофосфит натрия, что приводит к обогащению никеля фосфором в пределах 4- ат. Технология осаждения никель-фосфорных покрытий принципиально основана на восстановлении никеля из его солей с помощью солей фосфорноватистой кислоты, чаще всего гипофосфита натрия [5]. На практике кроме этих двух реагентов используют также специальные добавки - буферы, стабилизаторы и комплексообразователи [6]. Технологический процесс выглядит следующим образом: ванну, где растворены перечисленные выше реактивы, нагревают до температуры - °С, а затем погружают в нее предварительно обработанные детали. Надо отметить, что однородность слоя по толщине зависит от распределения температуры и состава по объему ванны, поэтому для изготовления прецизионных изделий раствор в ванне дополнительно перемешивают во время никелирования [8]. Существуют два типа растворов для химического никелирования -кислый и щелочной [9]. В настоящее время практически везде используют кислые растворы, так как они более устойчивы при высоких температурах, обеспечивают более высокую скорость образования покрытий и лучший комплекс свойств, поэтому остановимся в данной главе только на них. О щелочных растворах надо сказать, что одним из их положительных качеств является возможность получения покрытий с более низким содержанием фосфора, что иногда используется для коррозионных и декоративных свойств [] и, кроме того, они позволяют покрывать такие металлы, как, к примеру, титан []. В растворе любого типа процесс восстановления никеля является каталитическим, то есть самопроизвольно никель восстанавливается лишь на некоторых металлах, например на никеле, кобальте, палладии, железе, алюминии []. Приведение металла в контакт с более электроотрицательным, чем никель []. Таким способом можно покрыть медь, латунь, платину []. Предварительное создание на поверхности материала пленки палладия путем погружения изделия в раствор хлористого палладия. Этот метод хорош тем, что позволяет покрывать никелем неметаллы (пластмассу, керамику) []. Немаловажное значение для нормальной работы ванны имеет такой параметр, как отношение площади покрываемых деталей к объему раствора - плотность загрузки []. Одной из трудностей при промышленном осуществлении процесса является выбор материала ванны. К нему предъявляются следующие требования: каталитическая неактивность, термостойкость до 0°С, химическая стойкость к кислой среде. Возможны три различных варианта: стеклянный реактор, стальной реактор с защитной обмазкой, стальной реактор с анодной защитой. Наиболее широко в наше время используются реакторы из нержавеющей стали с анодной защитой, реакторы из химического стекла используются значительно реже, и практически везде отказались от метода защитной обмазки []. Поговорим подробнее о влиянии основных параметров раствора на процесс никелирования. К таким параметрам относятся: температура, кислотность, состав и концентрация буферных, стабилизирующих, комплексообразующих добавок, концентрация соли никеля и гипофосфита, наличие ингибирующих примесей [). Температура является основным параметром, влияющим на скорость процесса []. При температурах до °С процесс практически не идет, с °С осаждение никеля начинает проявляться и только при температурах -°С процесс приобретает скорость, приемлемую в производстве. При дальнейшем повышении температуры скорость процесса увеличивается и при °С почти на % превосходит скорость при °С, однако при этих температурах увеличивается возможность саморазложения раствора (уменьшается устойчивосгь), поэтому температуры более -°С обычно не применяют []. Двойным действием обладает кислотность раствора, которая влияет на скорость осаждения и на содержание фосфора в покрытии. При увеличении кислотности (при уменьшении PH) скорость осаждения уменьшается, процент фосфора увеличивается, возрастает устойчивость раствора. При PH « 3 процесс останавливается вообще, при PH близком к 7 скорость осаждения максимальна, но устойчивость раствора ниже необходимой, поэтому обычно используют PH в интервале 3,5-6 [].