Свойства электролитов технологии локальной гальваники
Свойства электролитов для технологии локального нанесения гальванических покрытий (локальной гальваники)
Все электролиты для локальной гальваники должны удовлетворять 5-и основным требованиям:
• широкий температурный диапазон применения (от 20 °C до кипения);
• высокая плотность тока (желательно не менее 1 А на 1 см², но для получения некоторых функциональных покрытий, с ценными свойствами, плотность тока может быть ниже);
• высокая электролитическая ёмкость раствора, в пределах которой сохраняются основные электрохимические показатели и качество получаемого покрытия (для нерастворимых анодов данный показатель обычно не менее 30 А•ч);
• низкий ампер-час фактор Аhf, который является одним из показателей, наряду с плотностью тока, эффективности электроосаждения и вытекает из 1-го закона Фарадея (Аhf может быть и не оптимален в угоду получения функциональных покрытий с необходимыми свойствами);
• высокая адгезия получаемого покрытия.
Соотношение между количеством прошедшего через раствор электричества во время электролиза и количеством прореагировавших веществ на электродах определяется законами Фарадея, которые составляют основу электрохимии.
Согласно 1-му закону Фарадея - существует зависимость между количеством прошедшего через электролит электричества Q и количества выделившихся на электродах продуктов реакции ∆m:
где q – электрохимический эквивалент (количество вещества, выделившегося на электродах при прохождении 1 Кл электричества;
I – сила тока;
t – время электролиза.
Согласно 2-му закону Фарадея – при прохождении через различные электролиты одного и того же количества электричества, массы прореагировавших веществ на электродах прямо пропорциональны их электрохимическим эквивалентам:
где ∆m1, ∆m2, ∆mn – масса прореагировавших веществ на электродах;
q1, q2, qn – электрохимический эквивалент для различных веществ;
F – константа Фарадея, которая равна 96484 Кл.
Из 2-го закона Фарадея вытекает понятие выхода по току η, которое служит для определения влияния побочных электрических реакций на процесс электроосаждения:
где ∆mп – практически вступившее в реакцию количество вещества;
∆mт – теоретически рассчитанное количество вещества, которое должно было прореагировать в соответствии со 2-м законом Фарадея;
Qп и Qт- соответственно практическое и теоретическое количества электричества.
На катоде,кроме осаждения металла, происходят и другие процессы: выделение водорода, восстановление металлов до более низкой валентности, а также восстановление органических веществ, находящихся в составе электролита. В результате этого суммарное количество электричества, затрачиваемое на выделение вещества, превышает количество, рассчитанное по закону Фарадея.
Ещё одним важным показателем является рассеивающая способность РС электролита. Распределение гальванического покрытия по поверхности детали никогда не бывает равномерным. РС – термин, который употребляют для оценки способности электролита давать равномерные по толщине покрытия на изделиях сложного профиля. РС тем лучше, чем выше поляризация и электропроводность раствора.
Для оценки электрохимических свойств электролитов локальной гальваники существуют следующие понятия:
• электролитическая ёмкость раствора E – ёмкость в ампер часах А•ч пройденного тока, при котором сохраняется качество получаемого покрытия и эффективность электроосаждения (увеличение Аhf в заданных пределах);
• ампер-час фактор Аhf – эквивалент расчёта требуемого количества электричества для получения заданной толщины покрытия, нормируется в А•ч/мкм•см² ;
• рабочая плотность тока i – относительная величина, которая нормируется в А/см² и служит для расчёта оптимального тока процесса электроосаждения.
К электролитам для конкретных этапов технологии локальной гальваники предъявляются дополнительные требования.
Для электролита предварительного никелирования "Никель-активатор-Тс":
• хорошее прокрытие малых маскированных площадей (менее 1 см2);
• отсутствие подгорания гальванического покрытия;
• обеспечение высокой адгезии последующих по технологии слоёв.
• отсутствие пассивации никеля и хрома на больших площадях.
Для электролита предварительного никелирования "Никель-адгезионный-Тс":
• хорошее прокрытие малых маскированных площадей (менее 1 см2);
• отсутствие подгорания гальванического покрытия;
• обеспечение высокой адгезии последующих по технологии слоёв.
Для электролита щелочного меднения "Медь-щелочная-Тс":
• отсутствие контактного вытеснения с поверхности свежеосаждённого никеля;
• высокая адгезия последующих по технологии слоёв;
• отсутствие сквозных пор при толщине покрытия более 5 мкм.
Для электролита скоростного меднения "Медь-высокоскоростная-Тс":
• работа с медными анодами;
• высокая адгезия последующих по технологии слоёв;
• высокая рассеивающая способность для более эффективного заполнения дефектов.
Для электролита скоростного меднения "Медь-скоростная-Тс":
• работа с медными анодами;
• высокая адгезия последующих по технологии слоёв.
Для электролитов финишного кобальтирования, хромирования - "Кобальт-скоростной-Тс", "Хром-высокоскоростной-Тс":
• высокая микротвёрдость покрытия и соответственно износостойкость.
Для электролита финишного никелирования "Никель-высокоскоростной-Тс":
• высокая микротвёрдость покрытия;
• высокая рассеивающая способность, для выполнения некоторых специальных задач.
Для электролита получения сплава никель-фосфор "Никель-фосфор-Тс":
• высокая микротвёрдость ( 10 – 11 Гпа), после проведения термообработки.
Для электролитов цинкования и нанесения сплава цинк-железо "Цинк-высокоскоростной-Тс" и "Цинк-железо-Тс":
• работа с цинковыми анодами;
• осаждение на сталь, чугун, медь без нанесения промежуточных слоёв других металлов.
Соответствие всем этим требованиям позволяет расширить спектр применения технологии локального нанесении гальванических покрытий для ремонта и восстановления рабочих характеристик различных деталей. Кроме этих электролитов существуют и специализированные растворы для обработки различных поверхностей, к которым предъявляются свои специфические требования.
,
,
Copyright (Свойства электролитов технологии локальной гальваники) Все права принадлежат авторам: Штанг Андрею и Кантимирову Александру. © 2013 - 2021