5

ЭФХМО ТХОМ Лекция 9

4. Химическое осаждение металлических покрытий

4.1. Основы процесса химического восстановления металлов

Помимо процессов нанесения гальванических покрытий в результате прохождения внешнего электрического тока, находят широкое применение методы нанесения слоёв металлов, не предусматривающие внешний источник тока. Среди них:

1) процессы контактного вытеснения ионов электроположительного металла из раствора, находящегося в контакте с электроотрицательным металлом (так называемые иммерсионные покрытия);

2) внутренний электролиз, при котором потенциал восстановления ионов металла из раствора на электроде задаётся электроотрицательным металлом (например, Al, Zn), соединённым проводником с электродом;

3) химическая металлизация.

Способ химической металлизации основан на восстановлении ионов металла на каталитически активной поверхности металлического или неметаллического электрода восстановителем, находящимся в растворе. Химическим способом могут быть восстановлены ионы Ni, Co, Fe, Cr, Cd, Sn, Pd, Pt, Cu, Ag, Au, Rh, Ru. Можно получить сплавы металлов с неметаллическими компонентами, входящими в состав восстановителей: углеродом, фосфором, бором. В качестве восстановителей используются формальдегид, гидразин, гипофосфит натрия, боран натрия, диметиламин и др.

Преимуществами метода химической металлизации являются возможность осаждения металлов на пластмассы, неорганические материалы, керамику и другие диэлектрические материалы. Химическую металлизацию можно проводить локально на любые участки поверхности, во внутренних полостях к которым затруднён подвод электрического тока. С помощью химической металлизации, в отличие от контактного способа, могут быть нанесены слои металла значительной толщины и с высокой прочностью сцепления с основой. По сравнению с покрытиями, полученными с использованием внешнего источника тока, химической металлизацией могут быть получены равномерные покрытия на сложнопрофилированных изделиях, так как скорость химического осаждения равномерна на всех участках поверхности.

Недостатки метода:

1) частая замена растворов и дорогие реактивы;

2) снижение скорости осаждения металла по мере эксплуатации раствора;

3) высокая температура раствора, близкая к температуре его кипения;

4) высокие затраты на нейтрализацию и регенерацию отработанных растворов;

5) нестабильность ванн.

В электрохимическом отношении процессы коррозии, контактного обмена и химического восстановления ионов металла идентичны. Они связаны с протеканием сопряжённых электрохимических реакций окисления и восстановления на поверхности электрода, протекающих с переносом электронов. Процесс химической металлизации характеризуется основными реакциями восстановления ионов металла, находящихся в растворе, и окислением восстановителя, также присутствующего в растворе, на каталитически активной поверхности электрода.

Помимо основных реакций образования конечных продуктов протекают обратные реакции – ионизации осаждённого металла с переходом его ионов в раствор и восстановление окисленных продуктов. Скорость этих реакций значительно ниже основных, что позволяет проводить процесс металлизации.