Электроосаждение сплава цинк-никель из щелочных электролитов

• Автор: Хакимуллин, Альфред Булатович
• Шифр специальности: 05.17.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 193 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ

Список сокращений

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ПРИКЛАДНЫЕ АСПЕКТЫ ОСАЖДЕНИЯ ЦИН

КА И СПЛАВА ЦИНКНИКЕЛЬ ИЗ ЩЕЛОЧНЫХ РАСТВОРОВ АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Кинетика и механизм катодного процесса в цинкатных растворах

1.2. Кинетика и механизм анодного процесса растворения цинка

в щелочных растворах

1.3. Механизм блескообразования в цинкатных электролитах

цинкования

1.4. Механизм соосаждения цинка с металлами

подсемейства железа
1.5. Функциональные свойства покрытий сплавом 2пКI
ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТОВ
2.1. Электроды, реактивы и материалы
2.2. Метод поляризационных кривых
2.3. Метод анодного растворения сплава
2.4. Методика анализа компонентов электролита
2.4.1. Определение цинка и гидроксида натрия в электролите
2.4.2. Определение содержания карбонатов в электролите
2.4.3. Определение содержание никеля
2.5. Оценка распределения сплава по составу и толщине
2.6. Определение функциональных и защитнодекоративных свойств
цинковых и цинкникелевых покрытий
2.7. Определение выхода по току и скорости осаждения
ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
3.1. Поляризационные измерения в системе 0НН
3.2. Поляризационные измерения в системе 2пИЫа0НН
3.3. Поляризационные измерения в системе 2пИХаОНполиаминН
3.4. Поляризационные измерения в системе
2пНШОНаминоспиртН
3.5. Поляризационные измерения в системе 2пНХаОНаминокарбоновая кислотаН
3.6. Поляризационные измерения на цинковом электроде в системе 2пПХ1ИХа0НН с добавками органических соединений.
3.7. Электроосаждение цинковых покрытий из цинкатных растворов
3.7.1. Поляризационные измерения цинкатных электролитов с различными блескообразующими добавками.
3.7.2. Влияние материала анода на процесс формирования цинкового покрытия из цинкатного электролита
3.7.3. Распределение толщины цинкового покрытия по длине угловой панели
3.8. Электроосаждение сплава 2пМ из аминоцинкатных электролитов
3.8.1. Стабильность растворов для получения сплава 2п
3.8.2.Электроосаждение высоколегированного сплава 2п из системы 2пИаминоспиртН.
3.8.3. Электроосаждение низколегированного сплава 2пИ1 в системе 2пИЫ1ИаминыН.
3.8.4. Катодный выход по току и скорость осаждения и сплава 2пМ из щелочных электролитов.
3.9. Анодное растворение сплава 2п
3 Гальваностегические характеристики электролита по результатам полупромышленных испытаний
3 Сравнительные коррозионные испытания
ВЫВОДЫ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
АПК анодные поляризационные кривые,
КПК катодные поляризационные кривые,
ЭДА этилендиамин,
ДЭТ А диэтилентриамин,
ТЭТА триэтилснтетрамин,
ТЭП А тетраэтиленпентамин,
ПЭГ А пентаэтиленгексамин,
ПТ АС полимерные тегралкил аммониевые соли,
БО блескообразователь,
МЭА моноэтаноламин,
ДЭА диэтаноламин,
1ЭА триэтаноламин,
ТЭТР тетраэтанолэтилсндиамин,
ГМТ А гексамстилснтстрауксусная кислота,
НТА нитрилтриуксусная кислота,
ЭДТА этилеидиамиитстрауксусная кислота,
ПЭИ нолиэтилеыимин,
ПЭИЭ продукт конденсации полиэтиленимина с эпихлоргидрином,
ТрБтрилон Б,
КХП конверсионная хроматаая пленка,
Ер, Ер2 потенциалы пика и полупика мВ,
ЕрИ Ерщи потенциалы пика и полупика исправленные с учетом Iошибки мВ, ДЕрир2и разность потенциалов пика и полупика исправленных с учетом IошибкимВ,
плотность токаАдм2, мАсм2,
1 расстояние от ЛуггинаГабера до поверхности рабочего электрода мм, р удельная электропроводимость Омсм,
количество электричества мКлсм2,
постоянная Фарадея, 0 Кл,
атомноабсорбционная спектроскопия,
I масссиектроскопия с индуктивносвязанной плазмой.
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Авторы установили, что в расгворах меньшей избыточной щелочности процесс должен идти через промежуточную стадию распада цинкатного комплекса до 2пОН2. ЩОЩг е 2пОН2 1. В растворах с высоким избытком свободной щелочи, когда гидроксид цинка нестабилен, катодный процесс пойдет путем непосредственного участия цинкатиона в электрохимической реакции. ОНз е гпОНу ОН 1. Этот вывод совпадает с данными работы , которые, относятся к более разбавленным растворам. Предшествующая химическая стадия, дающая некоторый вклад в торможение катодного процесса, будет, очевидно, связана с замедленностью диссоциации цинкатиона. В растворах меньшей щелочности это будет стадия распада промежуточно образующегося иона з , так как диссоциация 2пОН до 2пОН3 менее затруднена. В сильнощелочных растворах, в которых выделение цинка идет непосредственно из 2лОНз, влияние химической стадии на скорость процесса уменьшается. Наличие двух механизмов выделения цинка из цинкатаых растворов подтверждается ступенчатостью начального участка катодной потенциодинамической кривой для этого процесса. Первичный подъем тока на катодной кривой наблюдается в области до мВ, после чего наблюдается плато предельного тока. При поляризации около мВ начинается новый подъем катодного тока. При большем избытке свободной щелочи исчезает начальный участок кривой, которая приобретает уже плавный характер. Относительная доля первого процесса увеличивается при повышении концентрации цинката, особенно при пересыщении им раствора. Авторы считают, что в растворах с относительно невысоким содержанием свободной щелочи при низкой поляризации выделение цинка идет через промежуточную стадию образования 2пОН2, который ступенчато восстанавливается до цинка с наиболее медленной стадией присоединения первого электрона. При достижении максимальной скорости распада промежуточного комплексного иона 2пОНз до 2пОН2 появляется участок предельной плотности тока, после которого начинается непосредственный разряд цинкатионов с наиболее медленной стадией присоединения первого электрона к иону з. При этом катодное выделение цинка, очевидно, идет только через цинкатионы, в результате этого отсутствует ступенчатость поляризационной кривой. Исследование методом поляризационных измерений в электролите состава М 0, ЫаОН2,5 добавка 0, проводили авторы в работе . ЭДА ДЭТА ТЭТА ТЭПА ДХТИ0а. Цинковое покрытие получали на платиновом электроде из стандартного цинкатного электролита без органических добавок при плотности тока 0,5 Адм2 и времени электролиза мин. Время выдержки катода без тока в ячейке для поляризационных измерений, необходимое для заполнения капилляра исследованным электролитом, поддерживали постоянным с. Было установлено, что пик на 1Екривой выделения цинка из электролита без добавок связан с тем, что на подготовительной стадии в то время, когда на катод не подается напряжение, происходит химическое растворение цинкового покрытия. В начальный момент на поверхности катода концентрация ионов цинката выше, чем в объеме. Полиэтиленамины в цинкатных электролитах снижают скорость как анодного, так катодного процессов, причем эффект торможения повышается с ростом длины цепи. Снижение высоты пика на поляризационных кривых можно объяснить тем, что исследуемые добавки являются ингибиторами коррозии и скорость осаждения цинка тем меньше, чем больше молекулярная масса добавки. На Екривых, полученных в растворах с добавками ТЭПА и ДХТИ0а, соответствующего ника не наблюдалось. Таким образом, можно сделать вывод, что катодные процессы в цинкатных растворах обусловлены очень сложным механизмом. В данных процессах имеет место проявление таких явлений, как катодное внедрение и анодное растворение щелочных металлов при катодной поляризации, внедрение в цинковое покрытие оксидов и гидроксидов пинка и др. Следует отметать, что получение компактных, качественных покрытий цинка возможно в присутствии катаонактивных ПАВ. Анодное поведение цинка в щелочных растворах изучалось многими исследователями, что обусловлено широким использованием системы ХпП,ОН в химических источниках тока и в гальванотехнике для нанесения защитных цинковых покрытий2.