Разработка методов подготовки поверхности и технологии непосредственного серебрения титана

• Автор: Донцов, Максим Геннадьевич
• Шифр специальности: 05.17.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Иваново
• Количество страниц: 143 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
АННОТАЦИЯ
ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Физикохимические свойства титана

1.2. Подготовка поверхности титана и его сплавов перед

нанесением гальванических покрытий

1.2.1. Обезжиривание и травление

1.2.2. Химическое полирование

1.2.2.1. Основы процесса полирования

1.2.2.2. Химическое полирование титана

1.2.3. Способы активирования титана
1.3. Серебрение
1.3.1. Физикохимические свойства серебра и области применения
серебрения
1.3.2. Цианистые электролиты серебрения
1.3.3. Нецианистьге электролиты серебрения
1.3.4. Серебрение деталей из титана
ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ
Глава 2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТОВ
2.1. Электроды и растворы
2.2. Методика измерения электродных потенциалов
2.3. Методика фотоэлектрополяризационных измерений
2.4. Методика импедансных измерений
2.5. Методика определения рассеивающей способности
2.6. Расчет эффективной энергии активации
2.7. Определение параметров поверхности титана после полирования
2.8. Контроль качества гальванического покрытия
2.9. Утилизация растворов гидридной обработки и химического полирования
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Глава 3. СЕРЕБРЕНИЕ ТИТАНА
3.1. Выбор растворов для активирования титана
3.2. Физикохимические свойства пленок, формирующихся
при активировании титана
3.3. Влияние состава раствора активирования на скорость формирования гидридной пленки
3.4. Коррозионное поведение титана после активирования
3.5. Свойства поверхностных пленок при коррозии активированного титана в электролите серебрения
3.6. Определение оптимальных режимов серебрения
3.7. Влияние термической обработки на сцепление серебра с титаном Глава 4. ХИМИЧЕСКОЕ ПОЛИРОВАНИЕ ТИТАНА
4.1. Влияние условий обработки на электродный потенциал поверхности титанового сплава при химическом полировании
4.2. Моделирование процесса химического полирования
4.3. Влияние различных факторов на степень сглаживания и отражательную способность поверхности при химическом полировании 3 Глава 5. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ СЕРЕБРЕНИЯ ТИТАНА
5.1. Однослойная схема серебрения титана
5.2. Изготовление элемента волновода из листового прокатного
титана марки ВТ 1 0
ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
ЛИТЕРАТУРА


Высокая скорость коррозии в аэрированной серной кислоте наблюдается уже при обычной температуре и концентрации 5%, при концентрации % наблюдается максимальная скорость растворения, затем при % она снижается до минимума, после чего вновь достигает максимума при % [,,]. Будучи сильным окислителем, азотная кислота практически не действует на титан даже при высоких температурах и давлении, поскольку поверхность быстро окисляется с образованием прочной оксидной пленки. Однако в дымящей азотной кислоте, насыщенной парами оксида азота, титан способен возгораться даже при комнатной температуре [1,,,]. В растворах фосфорной кислоты до концентрации % и при нормальной температуре титан довольно устойчив. С увеличением концентрации и температуры процесс коррозии ускоряется [1,2,]. Титан устойчив к растворам и расплавам щелочей, в то время как оксид титана взаимодействует и с растворами, и с расплавами с образованием титанатов []. Расплавленные соли, используемые для растворения металлов, оказывают незначительное действие на титан, хотя скорость коррозии увеличивается с повышением температуры и уменьшается с течением времени []. К органическим кислотам (исключение концентрированная муравьиная и трихлоруксусная при температуре 0°С) и другим органическим соединениям титан устойчив [1,2,]. Титан способен поглощать значительное количество водорода [,]. Так, 1 г титана может поглотить при обычных условиях 0 см3 водорода (т. I г-атом титана поглощает 2 г-атома водорода). С повышением температуры растворимость водорода уменьшается. При взаимодействии титана с водородом происходит образование гидридов или твердых растворов. При комнатной и повышенной температурах (до 0°С) технически чистый титан на воздухе и в атмосфере кислорода не окисляется, сохраняя блестящую поверхность. При температуре 0°С на поверхности титана возникает пленка кубического окисла ТІО []. Увеличение температуры до 0ПС приводит к модификации монооксидной пленки ТЮ в пленку анатаза и рутила ТіСЬ. Кислород, как правило, не поглощается титаном при низких температурах, но способен диффундировать внутрь при высоких, при этом происходит сгорание титана []. При высоких температурах титан способен взаимодействовать со многими неметаллами, такими как углерод и азот, образуя карбиды и нитриды титана соответственно [1,2,]. Подготовка поверхности титана имеет очень важное значение для процесса нанесения гальванических покрытий. Прочное сцепление между основой и металлическим покрытием может быть достигнуто при отсутствии на поверхности жиров и оксидных пленок. Для очистки поверхности от загрязнений при осаждении металлов проводят следующие подготовительные операции: обезжиривание, травление и активирование. Это позволяет получать качественные, хорошо сцепленные с титаном покрытия. Но следует учитывать, что в титан легко диффундирует водород, который может значительно ухудшить механические свойства титана. Обезжиривание является начальной стадией в процессе подготовки металлов под гальванические покрытия, при которой происходит удаление с поверхности жировых загрязнений. Для удаления жиров существуют 2 основных метода: химический и электрохимический. Электрохимические методы для обезжиривания титана непригодны, поскольку при анодной обработке будет происходить пассивирование поверхности с образованием очень плотной оксидной пленки, а при катодной - наводороживание поверхности. Поэтому основным способом подготовки поверхности титана является химическое обезжиривание в растворах или расплавах. Все жировые загрязнения могут быть отнесены к 2 основным группам: 1) жиры растительного и животного происхождения, 2) жиры минерального происхождения. Жиры первой группы под действием щелочей омыляются с образованием растворимых солей жирных кислот и глицерина. Минеральные масла не взаимодействуют с растворами щелочей, поэтому обезжиривание проводят в органических растворителях. При наличии на поверхности титана минеральных жировых загрязнений, смазочных веществ, полирующих паст его обезжиривают в органических растворителях: трихлорэтилеие, ацетоне, хладоне-3. Иногда применяют четыреххлористый углерод с последующей протиркой порошком из пемзы, смоченной в растворе, содержащем, г/л: ЫаОН- и Па2СО3- [-].