Электроосаждение никеля из электролитов, содержащих дикарбоновые кислоты

• Автор: Седойкин, Андрей Анатольевич
• Шифр специальности: 05.17.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 115 с. : ил.

1. Обзор литературы по электрохимическому осаждению никеля.

1.1. Особенности процесса никелирования

1.2. Роль буферных добавок в процессе электроосаждения никеля.

1.3. Роль комплексообразования при электрохимическом осаждении металлов

1.4. Выводы из обзора литературы

2. Методики экспериментов.

2.1. Приготовление растворов и их составы.

2.2. Анализ электролита.

Определение концентрации ионов никеля в электролите.

Определение концентрации ионов хлора

2.3. Буферные свойства электролита

2.4. Определение электрической проводимости.
2.5.Проведение электролиза и определение выхода по току.
2.6. Измерение микротвердости осадков никеля
2.7. Расчет равновесного состава растворов и концентрационных изменений у поверхности катода под действием тока электролиза
2.8. Получение катодных поляризационных кривых
Суммарные катодные поляризационные кривые.
Парциальные катодные поляризационные кривые.
Результаты исследования и их обсуждение.
3. Электроосаждение никеля из электролитов на основе его солей с дикарбоновыми кислотами.
3.1. Равновесный состав и буферные свойства электролитов на основе солей никеля с дикарбоновыми кислотами
3.2. Влияние состава электролита на допустимую плотность тока и выход по току никеля
4. Электросаждение никеля из сульфатносукцинатнохлоридных и
хлоридносукцинатных электролитов
4.1. Равновесный состав сульфатносукцинатнохлоридных и хлоридносукцинатных электролитов никелирования
4.2. Буферные свойства сульфатносукцинатнохлоридных и хлоридносукцинатных электролитов никелирования
4.3. Электропроводимость сульфатносукцинатнохлоридных и хлоридносукцинатных электролитов никелирования
4.4. Влияние состава электролита на допустимую плотность тока и выход по току никеля
4.5 Влияние состава электролита и катодной плотности тока на рН и поверхностные концентрации никельсодержащих компонентов сульфатносукцинатнохлоридных и хлоридносукцинатных электролитов.
4.5. Влияние состава электролита на катодные поляризационные кривые.
4.6. Микротвердость никелевых покрытий.
5. Выводы
6. Список литературы.
Приложения.
ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
ВТм выход по току никеля,
Сод. концентрация частицы компонента в объеме прикатодном слое раствора, мольл
Д коэффициент диффузии частицы компонента в растворе, см2с с1 толщина покрытия, мкм Ек потенциал катода, В с.в.э.
ЛДиф.ел падение потенциала в диффузионном слое, мВ Р постоянная Фарадея 0 Клмоль
Ии микротвердость осадка никеля, ГПа к катодная плотность тока, Адм
поп максимальная плотность тока осаждения компактных покрытий, Адм дн, парциальная катодная плотность тока выделения никеля, водорода,
р.д предельная плотность тока диффузии, Адм
,,р.д.м предельная диффузионномиграционная плотность тока, Адм
Ку, ионное произведение воды
длина, м см
Ь лиганд
М молекулярная масса, гмоль т масса образца, г
п число зарядов, участвующих в электродной реакции рПосБ раствора в объеме в прикатодном слое
,,о гидроксидообразования образования основных солей металла
д электрохимический эквивалент, гАч
поверхность площадь, м см
температура, С
р константа образования комплекса
г, зарядность частицы компонента
эффективная толщина диффузионного слоя, см дм
ге электрическая проводимость, Ом1см
у плотность металла, гсм3 Г, время электролиза, с мин, ч
ВВЕДЕНИЕ


Одним из способов увеличения скорости процесса никелирования и улучшения качества покрытия является введение в электролиты никелирования высокоэффективных буферных веществ, поддерживающих стабильное значение как в объеме, так и в при катодном слое, и предотвращающих образование и включение в катодный осадок гидроксидов металлов. Среди буферных добавок, благоприятно влияющих на электроосаждение никеля, следует выделить ацетатный и формиатный буферы, которые можно реализовать введением в раствор никелирования уксусной, муравьиной кислот, а также и дикарбоновыс кислоты адипиновая, янтарная, глутаровая или соли никеля с этими кислотами. В работах 3, 4 показано, что сульфатнохлоридные растворы, содержащие в качестве буферной добавки янтарную кислоту, имеют наиболее высокие буферные свойства в интервале 3,,5. Буферная емкость исследованных растворов значительно выше, чем у растворов никелирования с добавкой борной кислоты. Увеличить предельный ток восстановления катионов металла, а с ним и рабочую плотность тока также возможно с применением комплексных электролитов, в которых осуществляется увеличение массопереноса металлсодержащих компонентов к катоду. В 5, 6 впервые обращено внимание на то, что комплексообразование может оказывать заметное влияние на массоперенос. В случае катодного восстановления никеля из ацетатного электролита 7, когда в растворе не содержится фоновых солей, а никель связан в положительно заряженный комплекс i, наблюдается значительная интенсификация процесса. Увеличение предельного тока выделения никеля связано с тем, что массоперенос осуществляется в основном за счет миграции положительно заряженных частиц к катоду 7, 8 и, в идеальном случае, явление предельного тока может отсутствовать. Цель работы. Определение влияния на максимальную скорость осаждения никеля буферных свойств растворов и ионного состава присутствие положительно заряженных комплексов. Экспериментальные результаты, свидетельствующие о стабильности как в объеме электролита, так и в прикатодном слое в исследованных электролигах никелирования с дикарбоновыми кислотами. Экспериментальные результаты, свидетельствующие о повышенных транспортных свойствах исследованных электролитов в отсутствие индифферентных электролитов. Объяснение эффектов, приводящих к ускорению массопереноса в электролитах, содержащих комплексные катионы никеля с анионами дикарбоновых кислот. Экспериментальные результаты влияния состава раствора на вольтамперные характеристики электролитов. Экспериментальные результаты исследования физикохимических свойств полученных покрытий. По этой причине процесс электроосаждения никеля чрезвычайно чувствителен к изменению кислотности электролита. Величина рН0 в объеме электролита обычно поддерживается в интервале 3,,3. В сильно кислой среде осаждение никеля невозможно, так как на катоде практически выделяется один водород. В работе исследовано влияние перемешивания на величину приэлектродного слоя при электроосаждении никеля из хлоридного электролита никелирования. Отмечено, что в условиях интенсивного перемешивания никелевые покрытия получаются без использования буферирующих добавок, т. Электроосаждение никеля в условиях образования в при катодном слое гидроксида имеет несколько своеобразных особенностей И, . В работе установлено, что при потенциалах более отрицательных, чем Е начала образования гидроксидов, осаждаются слоистые гальваноосадки, представляющие собой смесь металлического никеля и его гидроксида. Выявлена корреляция между образованием на катоде слоя гидроксида и появлением гистерезиса на поляризационных кривых, а также возникновением периодических колебаний тока при потенциостатическом осаждении. По мнению авторов ионы никеля начинают разряжаться лишь при потенциале 0, В с. В утверждается первичность разряда ионов водорода при электроосаждении никеля. Электроосаждению никеля сопутствуют вторичные физикохимические процессы. Высокое перенапряжение никеля обусловлено адсорбированым атомарным водородом, ионами 1МЮН и частицами мелкодисперсного золя М1ОН2, образующимися в прикатодном слое. На подщелачивание прикатодного слоя указывают и данные работ по исследованию структуры гальванического никеля.