Электролиты в гальванике.

Для получения качественного гальванического покрытия необходимо правильно выбрать химический состав электролита. Очень важно понимать назначение всех компонентов, содержащихся в растворе и механизм получения покрытий.

Для проведения процесса осаждения применяется электрохимическая система, которая состоит из электролита и металлических электродов, находящихся в электролите, которые обеспечивают обмен электронами.

При электрохимическом осаждении на аноде происходит растворение металла, а на катоде образуется гальваническое покрытие. При этом восстановление металла происходит из водных растворов солей, которые входят в химический состав электролита.

На первой стадии процесса катионы металла электролита двигаются (мигрируют) к катоду, адсорбируются на нем и под воздействием тока восстанавливаются до металла.

Гальванические покрытия имеют четко выраженную кристаллическую структуру. Многочисленными исследованиями химического состава электролита установлено, что чем плотнее и мельче структура покрытий, тем выше их свойства  (см. «Что такое гальванопластика? Часть 1»).

Применяемые в гальванике электролиты подразделяются на простые и сложные. В простом химическом составе электролита основным компонентом является соль неорганической кислоты, которая в водном растворе полностью диссоциирует (распадается) на ионы. Поэтому при восстановлении металла на катоде образуется осадок с крупнокристаллической структурой.

Основным компонентом сложного химического состава электролитов является комплексная соль, восстановление металла из которой сопряжено с определенными трудностями. В результате чего покрытие получается наиболее мелкокристаллическое и равномерное, чем из простых электролитов.

Для увеличения электропроводности в химический состав электролитов вводят добавки, которые не участвуют в катодном процессе, но являются переносчиками электричества. В состав кислых электролитов можно добавлять кислоты с одноименным анионом основной соли, а в щелочные – гидроксиды натрия или калия.

В большинстве химических составов электролитов концентрация ионов металла поддерживается постоянной за счет применения растворимых анодов. Их основным недостатком является пассивация, которая уменьшает поверхность анодов, увеличивая их поляризацию, в результате чего выделяется кислород.

Для устранения пассивации в электролит добавляют депассиваторы – вещества, препятствующие образованию труднорастворимых соединений на поверхности анода.

Многие электролиты работают в определенном интервале pH раствора. Для его регулирования вводят буферные добавки. Чаще всего – это борная кислота, уксусная кислота или ацетат натрия (см. «Химическое осаждение никеля – за и против!»).

Большое влияние на структуру осадка оказывают введение в химический состав электролита поверхностно-активных веществ (ПАВ) и коллоидов. Действие каждого ПАВ весьма специфично. В настоящее время нет единой теории, объясняющей механизм действия ПАВ. Предположительно, ПАВ образуют с ионами металла комплексы коллоид-ион металла, замедляя при этом процесс осаждения, что способствует повышению так называемой «катодной поляризации». В результате осадки получается наиболее мелкокристаллические.

Среди поверхностно-активных веществ большой интерес представляют вещества, в присутствии которых удается получить блестящие осадки непосредственно из гальванических ванн. (см. «Электролиты никелирования. Часть 2»).

Такие добавки называют блескообразователями. К ним относятся сульфированный нафталин, мочевина, желатина, тиокарбонат, декстрин, фенол, крезол, сульфид натрия и др. Наиболее успешно блескообразователи применяются в электролитах никелирования, меднения и цинкования.

Использование этих добавок в химическом составе электролита позволяет исключить трудоемкие механические операции полирования и глянцевания.

Медное покрытие из электролита матового меднения.

Медное покрытие из электролита матового меднения.

В качестве примера рассмотрим сульфатный электролит меднения, как наиболее востребованный в гальваническом производстве.

Состав электролита:

Медь сернокислая 180 – 220 г/л

Серная кислота  40 – 60 г/л

Назначения компонентов:

медь сернокислая – основной компонент электролита;

серная кислота – для увеличения электропроводности электролита и предотвращения гидролиза сернокислой закисной меди.

В сульфатные электролиты иногда добавляют поверхностно-активные вещества, которые способствуют получению мелкокристаллических осадков: декстрин (не более 1 г/л) и фенол (1 – 10 г/л). Для получения блестящих медных покрытий вводят блескообразующие добавки,  например, сульфирол (0,1 – 0,2 г/л).

О влиянии параметров технологического процесса на качество покрытия читайте в следующих публикациях.

По вопросам разработки и внедрения технологии нанесения гальванических покрытий обращайтесь к нам!

New!

Похожие публикации:

Запись опубликована в рубрике В помощь технологам. Добавьте в закладки постоянную ссылку.

Комментарии запрещены.