2.2 Гальванические покрытия

Одним из способов защиты от коррозии является нанесение поверхностных гальванических покрытий. Электроосаждение имеет ряд преимуществ перед другими методами защиты, т.к. оно позво­ляет:

• регулировать толщину слоя;

• экономно расходовать цветные металлы;

• наносить покрытия из металлов, имеющих высокую температуру плавления, хром, никель, медь, серебро, платина.

Защитные электрохимические покрытия должны обладать:

• способностью изолировать изделие от агрессивной среды;

• собственной коррозионной стойкостью;

• заданными физико-механическими свойствами.

Все эти качества определяются условиями зарождения и роста кристаллов.

Получение осадков с высокими защитными свойствами возможно при введении в электролит различных добавок и поверхностноактивных веществ, которые часто имеют жесткие экологические нормативы. Поэтому совершенствование процессов электрохимических покрытий уже не может базироваться на поисках органических добавок, а требует детального физико-химического изучения закономерностей роста кристаллов. В последнее время появилось много научно-исследовательских и обзорных работ в этом направлении [13].

Было показано, что образование монослоя адсорбированных aтомов следует рассматривать как первую стадию электроосаждения металлов. Она играет важную роль в определении характера последующего роста и свойств покрытий.

Многочисленные исследования показали, что для большинства систем монослои состоят из нейтральных атомов, имеют однородное распределение, и их адсорбция может быть описана изотермами Фрумкина и Темкина.

Анионы Сl^-, Br^-, J^-, SO₄^2- влияют на образование монослоев, конкурируя с адсорбированными атомами и оказывая влияние на свойства поверхности.

Монослои металлов отличаются по своим физическим свойствам от массивного металла. Так, адсорбция серебра на платине снижает работу выхода электронов с 5,8 до 2,7 эВ. При толщине более трех монослоев работа выхода становится равной чистому металлу.

Активные центры играют важную роль в процессах электрокристализации, определяя число возникающих кристаллов [13].

Введение ряда поверхностно-активных веществ (ПАВ) влияет на число активных центров и процессы зарождения кристаллов. Электроосаждение металлов происходит, как правило, при высоких перенапряжениях. Электроосажденные слои в присутствии ПАВ имеют размер кристаллов на несколько порядков меньше, чем при обычной кристаллизации, т.к. адсорбция примесей тормозит линейный рост кристаллов, а высокое перенапряжение способствует возникнове­нию большого числа кристаллов. В этом случае осадки получаются твердые, малопластичные, а иногда и хрупкие.

Адсорбция примесей вызывает нарушения в построении кристаллической решетки, которая содержит точечные (вакансии и примеси), линейные (краевые и винтовые дислокации) и плоскостные дефекты. Высокая концентрация вакансий обусловливает резкое повышение скорости диффузионных процессов, количество дефектов в кристаллической решетке увеличивается. Дефекты кристаллической решетки оказывают существенное влияние на физические свойства образующихся осадков. В некоторых случаях на электроде возникает жидкоподобная структура — металлические стекла. Не имея границ зерен, они являются однородными метастабильными системами и часто обладают более высокой коррозионной стойкостью, по сравне­нию с кристаллическими осадками такого же химического состава.

Вид покрытия, его толщина и назначение регулируются ГОСТ 9.303-84, и ГОСТ 9.306-85.

Защитные антикоррозионные покрытия могут быть анодными и катодными.

Металлические покрытия должны быть непроницаемыми для коррозионных агентов. Однако, если в металлическом покрытии есть дефекты в виде пор, царапин, вмятин, то характер коррозионного разрушения основного металла определяется электрохимическими характеристиками обоих металлов. По отношению к стали цинковое покрытие является анодным, а медное покрытие - катодным. Поэтому первоначально начинает разрушаться цинк. При этом он • защищает от разрушения железо или сталь тем дольше, чем боль­ше толщина покрытия, т.е. является протектором (рисунок 2.2, а). Медь является катодным покрытием по отношению к железу, т.к. имеет потенциал более положительный. Поэтому разрушению будет подвергаться железо и тем в большей степени, чем выше пористость медного покрытия (рисунок 1.2, б).

Рисунок 2.2 - Схема, поясняющая действие анодных (а) и катодных (б) по отношению к основному металлу металлических покрытий