chemistry / chemistry1 / ХимиЯ / 294-295

. 1

■J^!

Гальванические покрытия широко применяются во многих об­ластях техники и имеют различные назначения: а) защита от кор­розии: цинкование, кадмирование, лужение и др.; б) защита от коррозии и придание красивого внешнего вида (защитно-декора­тивные): никелирование, хромирование, серебрение и золочение; в) повышение электрической проводимости: меднение, серебре­ние, золочение; г) повышение твердости и износостойкости: хро­мирование, родирование, палладирование; д) получение магнитных пленок: осаждение сплавов никель — кобальт и железо — никель; е) улучшение отражательной способности поверхности: серебре­ние, родирование, палладирование, хромирование; ж) улучшение способности к пайке: лужение, осаждение сплава олово — свинец; з) уменьшение коэффициента трения: свинцевание, хромирование, осаждение сплавов олово — свинец, индий — свинец и др.

Нанесение гальванических покрытий проводится в электроли­зере, называемом гальванической ванной.

Катодом служит изделие, на которое наносится покрытие. На катоде идет процесс восстановления находящихся в растворе элек­тролита ионов металла (электроосаждение металла): М^л+ + пе —» М. Анодом обычно служит такой же металл, что и металл покрытия. Процесс на аноде противоположен процессу на катоде: М - пе -> М^л+.

Электролиз с растворимым анодом имеет большие достоинства, так как равновесные потенциалы анода и катода одинаковы и на­пряжение электролизера является лишь суммой поляризации и омических потерь. Кроме того, содержание ионов металла в рас­творе остается постоянным, так как расход ионов на катоде ком­пенсируется поступлением их с анода.

Иногда применение растворимых анодов невозможно, напри­мер при хромировании, так как металлический хром очень быстро растворяется химически и раствор пересыщается солями хрома (VI). Поэтому ведут электролиз с нерастворимыми анодами, и на аноде выделяется кислород.

В состав растворов для получения гальванических покрытий кроме соли металла, осаждаемого на катоде, вводятся добавки, уве­личивающие электрическую проводимость раствора (например, серная кислота, сульфат натрия), активирующие анодный процесс (например, хлорид натрия), а также обеспечивающие постоянное значение рН раствора (буферные добавки). Кроме того, введение некоторых добавок, называемых блескообразователями, позволяет получить на катоде металлические покрытия, не требующие меха­нической или электрохимической полировки.

294

Если обрабатываемое изделие имеет сложную форму, то воз­никает задача обеспечения равномерного осаждения металла по

й поверхности изделия, так как плотность тока на выступах, расположенных ближе к аноду, соответственно и толщина осадка Металла на выступах будут больше, чем в углублениях. Для более -равномерного осаждения металла используют несколько спосо-в том числе повышение катодной поляризации. Так как по­ляризация возрастает с увеличением плотности тока, то ее вели­чина на выступающих участках будет выше, чем в углублениях. Это вызывает перераспределение тока и соответственно толщины осадка в сторону большей равномерности. Катодную поляриза­цию повышают, используя комплексные соединения, поверхност­но-активные вещества.

Для обеспечения прочного сцепления металла-покрытия с ос­новным металлом необходимо перед нанесением покрытия удалить С поверхности основного металла загрязнения и оксиды. Это дос­тигается обезжириванием поверхностей в органических раствори­телях или щелочах, травлением их в растворах кислот и тщатель­ной промывкой в воде.

Никелирование (Ni²⁺ + 2е —> Ni) обычно проводят в растворах, содержащих сульфат или хлорид никеля, борную кисло­ту и хлорид натрия. Борная кислота обеспечивает сохранение рН раствора в пределах 4,5—5,5. В растворах с более высоким значени­ем рН выпадает гидроксид никеля и ухудшается качество покры­тия. В более кислых растворах (рН < 4) растет доля тока, идущая на йыделение водорода на катоде, и соответственно снижается выход «икеля по току. Хлорид натрия необходим для предотвращения Пассивации никелевых анодов. Хлорид-ионы СП адсорбируются на поверхности никеля и предупреждают образование оксидных сло­ев. Кроме того, в растворы никелирования нередко вводят блеско-рбразователь, например кумарин, CgHgC^ и л-толуолсульфамид CH₃C₆H₄SO₂NH₂.

Меднение изделий осуществляется в сернокислотных или Цианистых растворах. Первые, кроме сульфата меди, содержат сер-Дую кислоту, необходимую для повышения электрической прово­димости раствора и предотвращения гидролиза соли меди. Досто­инством меднения в сернокислотном растворе (Си²⁺ + 2е —» Си) является высокая скорость процесса, поэтому такие растворы при­меняются в случае необходимости получения толстых покрытий. Однако потенциал меди в этих растворах положительнее потенциа­ла железа (£cu²⁺/cu > -EFe^/Fe). поэтому при погружении стальных

295