Электроосаждение сплава никель-вольфрам из пирофосфатного электролита

• Автор: Красиков, Алексей Владимирович
• Шифр специальности: 05.17.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 140 с. : ил.

Введение

1. Обзор литературы

1.1. Некоторые физикохимические свойства никеля и вольфрама

1.2. Свойства и применение электролитических сплавов никельвольфрам

1.3. Электродные процессы в растворах вольфраматов

1.4. О механизме совместного восстановления молибдена и вольфрама с металлами группы железа
1.5. Электролиты для осаждения сплавов молибдена и вольфрама с металлами группы железа

1.6. Особенности осаждения металлов и сплавов из пирофосфатных электролитов

1.7. Заключение по обзору литературы

2. Цели и задачи работы

3. Методика эксперимента

3.1. Приготовление электролитов
3.2.одготовка электродов для исследования закономерностей разряда
ионов никеля и вольфрама
3.3. Рабочая ячейка и система получения и очистки водорода
3.4. Методика выполнения электрохимических измерений
3.5. Определение диапазона устойчивого существования пирофосфатного
комплекса никеля
3.6. Методика получения образцов сплавов никельвольфрам
3.7. Определение химического состава сплава
3.8. Измерение микротврдости покрытий
3.9. Исследование фазового состава покрытий
3 Исследование морфологии покрытий
3 Исследование тонкой структуры сплавов У методом просвечивающей электронной микроскопии
4. Исследование восстановления ионов никеля и вольфрама из пирофосфатного электролита
4.1. Восстановление ионов никеля из пирофосфатного электролита
4.1.1. Определение диапазона устойчивого существования пирофосфатиого комплекса никеля в растворе
4.1.2. Катодное восстановление пирофосфа тиого комплекса никеля
4.1.3. Стадии восстановления никеля из пирофосфатиого электролита
4.2. Совместное восстановление вольфрама и никеля из пирофосфатиого
электролита
4.2.1. Определение возможности восстановления вольфрамагионов на фоне пирофосфата калия
4.2.2. Влияние концентрации вольфрамата натрия на совместное осаждение вольфрама и никеля
4.2.3. Влияние концентрации пирофосфатиого комплекса никеля на совместное восстановление вольфрама и никеля
4.2.4. Влияние на соосаждение никеля и вольфрама
4.2.5. Последовательность стадий совместного восстановления никеля и
вольфрама
4.2.6. О включении кислородсодержащих соединений в сплавы МУ
5. Условия получения покрытий никельвольфрам
5.1. Выбор концентрации ионов аммония для электролитов никелирования и осаждения сплава МУУ
5.2. Выбор диапазона электролитов осаждения сплава У
5.3. Влияние суммарной концентрации ионов никеля и вольфрама на процесс осаждения сплава
5.4. Влияние на процесс электроосаждения сплава ИьА
6.5. Исследование примесной фазы в сплаве
5.6. Влияние соотношения концентраций металлов на осаждение сплава
5.7. Влияние концентрации свободного пирофосфата калия на процесс 5 электроосаждения сплава никельвольфрам
5.8. Влияние температуры электролита на электросаждение сплава никель 7 вольфрам
5.9. Выбор условий электроосаждения покрытий У без трещин
Выводы
Список литерату


Электролитические сплавы имеют свои структурные особенности. Авторы работы , исследуя под большим увеличением поперечные микрошлифы гальванических сплавов молибдена и вольфрама с металлами группы железа, обнаружили, чго они имеют слоистую структуру. IV, по массе
У, V. Рисунок 1 Диаграмма состояния сплава никельвольфрам
и представляют собой твердые растворы вольфрама в никеле 6. Методом Ожсспектроскопии было показано, что никель и вольфрам равномерно распределены по всей толщине сплава , что опровергает слоистость материала. На поверхности сплавов тугоплавких металлов часто наблюдаются полусферические образования , а в ряде случаев осадки имеют колончатую или дендритную структуру . Образование дендритной структуры с точки зрения антикоррозионных свойств крайне нежелательно. Как правило, такая структура образуется при высоких плотностях тока. Фазовый состав электролитических сплавов никельвольфрам далеко не всегда соответствует диаграмме равновесия. Обычно они представляют собой тврдые растворы на основе ГЦКниксля, а сплавы с содержанием вольфрама выше масс. Например, практически аморфный сплав размер зерна около 3 нм, полученный Тору Ямасаки , с содержанием вольфрама ,7 ат. Прочность на разрыв прокаленного при 0С образца прсвышаег 2,3 ГПа, что сопоставимо с прочностью углеродных волокон . Такие материалы чрезвычайно сложно получить металлургическими способами. Электролитические сплавы ПУ характеризуются малым размером зерна, который, в зависимости от условий осаждения, колеблется от нескольких единиц до нескольких десятков нанометров , , . Известно, что увеличение содержания вольфрама в сплаве приводит к снижению размера зерна по данным в электролитических сплавах ЫьУ, содержащих 3,9 ат. На деформацию и на механические свойства сплава Ы1 оказывает влияние не столько движение дислокаций в кристалле как в крупнозернистых металлах, сколько движение мсжзрсиных границ , . Согласно расчетам ТЛмасаки , при уменьшении размера зрен сплава до нескольких нанометров обеспечивается свободное скольжение межзренных границ, зрна не препятствуют друг другу при движении. Эго приводит к значительному повышению пластичности и некоторому снижению микротврдости сплава. В гальванических сплавах тугоплавких металлов с металлами группы железа помимо основных компонентов часто содержатся неметаллические примеси, в основном, кислород в различных формах. Мнения о природе кислородсодержащих примесей расходятся. Некоторые исследователи считают, что основной примссыо являются гидроксососдинения металлов группы железа. Так, в работах , показано, что неметаллические кислородсодержащие примеси в сплаве кобальтвольфрам располагаются по границам зрен, состоящих из тврдого раствора вольфрама в кобальте, и содержат гидроксид кобальта. В других публикациях сделан вывод, что примесыо являются промежуточные оксиды чугоплавкого металла , . Существует также мнение, что в состав неметаллических примесей помимо соединений тугоплавкого металла входит различным образом связанная вода 6, . Существенное отрицательное влияние примесей на механические и коррозионные свойства сплавов никельвольфрам ставит задачу максимально избавиться от нежелательных примесей при разработке технологии нанесения сплава. В гальванических сплавах никельвольфрам могут образовываться фазы, отсутствующие на диаграмме равновесия. В некоторых работах, например, , отмечено, что в сплавы, полученные из нитратных электролитов, внедряется углерод, источником которого являются цитратионы, входящие в состав электролита в качестве комплексообразователя. В работе методом рентгеновской дифракции показано, что в сплаве никельвольфрам при осаждении из нитратного электролита в ряде случаев образуется некоторое количество соединения 1чЧ2У4С. При термообработке электролитических сплавов тугоплавких металлов, независимо от того, представляют ли они собой насыщенные или ненасыщенные тврдые растворы, микротврдость повышается. Термообработка пересыщенных тврдых растворов вызывает их частичное разложение и образование фазы иптсрмсталлида КУ 6.