Теоретическое обоснование и разработка технологических режимов электроосаждения металлов импульсным током

• Автор: Костин, Николай Александрович
• Шифр специальности: 05.17.03
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1983
• Место защиты: Днепропетровск
• Количество страниц: 476 c. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ .

1.1. Получение импульсного тока .

1.2. Использование импульсного тока при электроосаждении металлов .

1.3. Математическое моделирование процессов электролиза

1.4. Заключение. Задачи исследовании .

2. УСЛОВИЯ И МЕТОДИКА СЛЕДОВАНИЙ .

2.1. Составы электролитов и условия проведения экспериментов . .

2.2. Приборы и методы электрохимических исследований .

2.3. Методы исследования морфологии, субструктуры и свойств покрытий

3. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ И МЕТОДИКА РАСЧЕТА НЕСТАЦИОНАРНЫХ ПРОЦЕССОВ ЭЛЕКТРООСА1ДЕНИЯ МЕТАЛЛОВ
3.1. Методика математического моделирования процессов
электроосаждения .
3.2. Кинетическая модель электролизера для процессов с замедленным разрядом
3.3. Моделирование процессов с лимитирующей стадией транспортировки .
3.4. Кинетическая модель при наложении диффузионного перенапряжения на электрохимическое
3.5. Учет адсорбции поверхностноактивных веществ
3.6. Заключение .
4. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕ1ИМ0В И ФОРМИРОВАТЕЛЕЙ ИМПУЛЬСНОГО ТОКА
4.1. Критерии моделирования по заданным свойствам покрытий
4.2. Математические модели источников питания
4.3. Теоретическая оценка области параметров импульсного тока,оптимальной по заданным свойствам покрытий
4.4. Выбор параметров формирователей импульсного тока .
4.5. Электроэнергетические характеристики системы электролиза .
4.6. Основные результаты и выводы
ВЛИЯНИЕ ПАРАМЕТРОВ ИМПУЛЬСНОГО ТОКА НА МОРФОЛОГИЮ, СУБСТРУКТУРУ, ТЕКСТУРУ И НЕКОТОРЫЕ СВОЙСТВА ПОКРЫТИЙ.
5.1. Отражательная способность и фазовый состав покрытий
5.2. Влияние амплитуды импульсного тока на тонкую структуру, текстуру и свойства покрытий .
5.3. Влияние частоты импульсного тока на структуру и свойства покрытий .
5.4. Основные результаты и выводы .
РАВНОМЕРНОСТЬ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ И КОРРОЗИОННАЯ СТОЙКОСТЬ П0КРЫ1ИЙ.
6.1. Критерии и методика теоретической оценки распределения тока и металла .
6.2. Влияние параметров униполярного импульсного тока
на рассеивающую способность электролитов
6.3. Влияние параметров импульсного реверсированного
тока на равномерность распределения покрытий
6.4. Коррозионная стойкость покрытий
6.5. Основные результаты и выводы .
СКОРОСТЬ ОСАЖДЕНИЯ В РЕЖИМАХ ИМПУЛЬСНОГО ЭЛЕКТРОЛИЗА
7.1. Постановка задачи
7.2. Влияние параметров униполярного тока на скорость осаждения покрытий .
7.3. Оптимизация параметров анодного тока .
1.4. Влияние параметров импульсного реверсированного
тока на скорость осаждения металлов .
7.5. Основные результаты и выводы
8. НЕКОТОРЫЕ ОСОБЕННОСТИ ПРОЦЕССОВ 0СА1ДЕНИЯ МЕТАЛЛОВ ПРИ ИМПУЛЬСНОМ ЭЛЕКТРОЛИЗЕ.
8.1. Механизм образования блестящих покрытий
8.2. Изменение кристаллизационного перенапряжения
8.3.К механизму электрокристаллизации и особенностям структуры осадков .
8.4. Выводы
9. ИМПУЛЬСНЫЕ ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ ГАЛЬВАНИЧЕСКИХ ВАНН И РЕЗУЛЬТАТЫ ПРОМЫШЛЕННОГО ВНЕДРЕНИЯ НАУЧНЫХ РАЗРАБОТОК
9.1. Однофазные формирователи импульсов
9.2. Трехфазные формирователи импульсов напряжения .
9.3. Генераторы импульсного тока
9.4. Технологии электроосаждения и результаты их промышленного внедрения .
9.5. Заключение
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ .
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Опыты для одинаковых условий проводились не менее тре раз результаты считались воспроизводимыми, если они совпадали пределах 3. Каждая экспериментально получаемая поляризационна кривая снималась в свежей порции электролита. Для измерений элек родных поляризаций в промышленных условиях были изготовлены спецу альных размеров капилляры Луггина и ключи Гебера. Для этого использовалась специальная ячейка, температура раствора в которой повышалась до 3 К. Кислород из ячейки удаляли отдувкой очищенным азотом. Состояние поверхности электрода перед осаждением контролировали по потенциалу. Стационарный потенциал свежеосажденного покрытия фиксировали в собственном электролите автоматически через мс после отключения тока. Время от момента выгружения из вакуумной печи отожженного покрытия до момента повторной фиксации потенциала не превышало с. С пассиве цией поверхности за это время можно не считаться, так как, соглас но 9, в чистом электролите при 3 К небольшая пассивация никелевого электрода наблюдается только при перерывах длительность 0 с. Что же касается цинковых, медных и серебряных покрытий, то, как известно НО, их пассивирование в водных растворах протекает очень медленно и приведенные предосторожности вполне достаточны для чистоты электрохимических измерений. Часть исследований была выполнена на вращающемся дисковом электроде. Точность и воспроизводимость измерений на этом приборе в сильной степени зависят от его конструкции. Учитывая заключение авторов работ III, 2, нами был изготовлен электрод следующей конструкции. Рабочей его частью служил торец никелевого стержня диаметром 4 мм, который ввинчивался в тефлоновую втулку длиной мм и диаметром мм. Такое соотношение диаметров кожуха и рабочей части электрода исключало искажающее влияние турбулентных потоков на краях диска. Тефлоновая втулка напресовывалась на стал ной вал длиной 7 мм. Вал вращался в особоточных подшипниках, помещенных в металлическую державку, с помощью которой электрод кре пился на штативе. Верхний конец вала электрода соединялся с валом двигателя посредством шкива. Электрод приводился во вращение микродвигателем постоянного тока число оборотов измерялось с помощью частотомера ЧЗА, на который подавалось изменяющееся падение напряжения от фоточувствительного элемента. Конструкция позволяла плавно изменять скорость вращения от до обмин. Исследования вторичного распределения тока и металла на изделиях сложной конфигурации в лабораторных условиях осуществляли в щелевой ячейке Молера 3 с пятисекционным разборным катодом размерами длиной 0 мм, шириной катодного пространства ,5 мм и высотой 7 мм. Распределение тока определяли по падению напряжения на калиброванных сопротивлениях величиной 0,1 Ом. Рассеивающую способность по металлуРСМ находили по выра жению 3, с. Уо. В производственных условиях рассеивающая способность исследовалась методом стержневого катода 7, имевшего семь стержней различной длины глубина первого углубления 1,последнего Об условном распределении металла судили по толщине осадка на торцах стержней. Экспериментально выход металла по току определяли по приращению массы продукта и израсходованному количеству электричества Объем выделяющегося в процессе электролиза молекулярного водород измеряли газометрическим способом 4, а затем приводили к нор мальным условиям. Количество электричества находилось интегрированием поляризующих импульсов. Начальные участки кривых спада электродной поляризации использовались также для определения величины мкости электрода Ск из соотношения ФрумкинаКолотыркина 5, с. Х поляризация через время после разрыва цепи. Так как для начального участка спада
мн , . В ряде опытов поляризационная емкость электрода определялась мостовым резонансным методом по методике 7. Для определения коэффициента диффузии ионов использовано известное соотношение предельного тока диффузии на вращающемся дисковом электроде 5, III. Удельное электросопротивление электролитов измерялось мостовым методом в специальной электролитической ячейке 8, а кислотностьрНметром типа 3. Электролитические осадки являются метастабильными структурами 9.