С Новым 2017 годом!

Пусть наступающий год принесет благополучие и успех, подарит новые блестящие идеи и поможет воплотить их в жизнь. Пусть в семьях всегда будет радость и взаимопонимание.

Желаю Вам профессионального роста, оптимизма и веры в себя!

Будьте счастливы!

Королева Галина Владимировна.

 

Рубрика: Новости | Комментарии к записи С Новым 2017 годом! отключены

Получение гальванических покрытий.

Нанесение гальванических покрытий представляет собой электрохимический процесс, при котором происходит осаждение слоя металла на поверхности изделия. В качестве электролита используется раствор солей наносимого металла (см. «Процесс цинкования»). Само изделие является катодом, анод – металлическая пластина.

Аноды применяются 2-х видов – растворимые и нерастворимые.

При прохождении тока через электролит соли металла распадаются на ионы. Положительно заряженные ионы металла направляются к катоду, в результате чего происходит электроосаждение металла:

Men+ + ne → M

Параллельно на катоде идет реакция выделения водорода, который образуется из дипольных молекул воды, находящихся в водных растворах.

На аноде протекает реакция растворения анода:

M – ne →  Men+

Если анод – нерастворимый, то  происходит выделение кислорода
в кислой среде по реакции:   2H2O – 4e → O2 + 4H+
в щелочной среде:   4OH – 4e → O2 + 2H2O

Очень важно для получения качественных гальванических покрытий правильно выбрать материал анода и его величину, чтобы металл при растворении не нарушал концентрацию компонентов в электролите, то есть уменьшить возможность протекания побочных процессов.

При электроосаждении металлов одной из главных характеристик, определяющих правильность технологического процесса и качество осаждения гальванического покрытия, является их структура. Осадки при электроосаждении должны быть мелкозернистыми, плотными, гладкими, равномерными по толщине. Такие гальванические покрытия  обладают меньшей пористостью, и, следовательно, лучше защищают металл от коррозии.

Гальваническое покрытие мелкокристаллическое.

Гальваническое покрытие мелкокристаллическое.

Величина зерна осадка определяется соотношением скоростей образования кристаллических зародышей и роста уже образовавшихся кристаллов. Чем больше вероятность образования зародышей, тем меньше размеры зерен осадка.

С уменьшением концентрации  ионов выделяемого металла скорость образования новых зародышей возрастает, и осадок получается более мелкозернистым. Но при разбавлении электролита снижается предельная плотность тока, при которой получаются качественные покрытия, поэтому необходимо сохранить в электролите общую высокую концентрацию соли. Для этого металл связывают в слабо диссоциированный комплексный анион, например, дицианоаргентатный,   аммиакатный комплекс, пирофосфатный  и т.д.  Тогда гальванические покрытия  получаются плотные, мелкокристаллические (см.«Как выбрать электролит меднения?»).

Для увеличения электропроводности в электролиты вводят добавки, которые не участвуют в катодном процессе, но являются переносчиками электричества. В кислые электролиты добавляют кислоты с одноименным анионом основной соли, в щелочных – гидроксиды натрия или калия. Эти добавки не должны изменять кислотность раствора, поэтому для регулирования pH вводят буферные добавки. Чаще всего применяют борную кислоту, ацетат натрия, уксусную кислоту (см. «Никелирование»).

В целом процесс осаждения гальванического покрытия довольно сложный и, чтобы получить качественное покрытие, необходимо соблюдать режим осаждения и концентрации всех компонентов раствора, тогда электролит будет служить годами.

По вопросам разработки и внедрения технологий гальванических покрытий обращайтесь к нам!

New!

Похожие публикации:

Рубрика: Советы молодым специалистам | Комментарии к записи Получение гальванических покрытий. отключены

Электрохимические композиционные покрытия.

Возрастающий уровень развития промышленности предъявляет все новые разносторонние требования к гальваническим покрытиям для придания поверхности специальных свойств, улучшения коррозионных и механических характеристик («Перспективы развития гальванотехники. Часть1»).

В случае, когда металлические покрытия не отвечают необходимым техническим требованиям, применяют композиционные покрытия, которые по своим свойствам значительно их превосходят, сохраняя основное назначение металлических покрытий.

Принцип получения электрохимических композиционных покрытий (КЭП) основан на том, что вместе с металлами из электролитов – суспензий соосаждаются дисперсионные частицы различных размеров и видов. Включаясь в покрытие, частицы существенно улучшают его эксплуатационные свойства (твердость, износостойкость, коррозионную устойчивость) и придают новые качества (антифрикционные, магнитные, каталитические).

Соосаждение дисперсной фазы может изменять свойства гальванических покрытий: механическое упрочнение покрытия, повышение антикоррозионных свойств, термостойкости, износостойкости и др. («Влияние гальванических покрытий на свойства стали»).

При этом свойства электрохимических композиционных покрытий зависят от их структуры и морфологии поверхности. Основными параметрами, влияющими на структуру и морфологию композиционного покрытия являются условия электролиза, плотность тока, характеристика дисперсной фазы (концентрация, размер, форма, дисперсность в электролите).

При включении электрического тока на покрываемой поверхности осаждается металл (первая фаза или матрица) и механически – частицы порошка (вторая фаза), которая цементируется матрицей.

Процесс осаждения электрохимических композиционных покрытий обычно проводят при непрерывном или периодическом перемешивании суспензии, при этом частицы второй фазы постоянно находятся во взвешенном состоянии. Размер частиц 0,1 – 3 мкм, количество их может быть ≈10на 1 смповерхности.

Суспензии могут быть созданы не только введением высокодисперсных частиц, но и путем химической реакции непосредственно в электролите, например, введением хлорида бария с образованием нерастворимого мелкодисперсного осадка BaSO4.

Перемешивание производят воздушным или эжекторным способом, либо с помощью механических мешалок. Кроме того, рекомендуется проводить горизонтальное покачивание катодных штанг.

Назначение дисперсных материалов заключается в придании электрохимическим композиционным покрытиям ценных свойств, не характерных для металла покрытия. Влияние их на металл может быть разнообразно.

В качестве дисперсной фазы могут использоваться порошки корунда, карбида кремния, бора, нитриды, салициды и др.

Об особенностях получения электрохимических композиционных покрытий расскажет к.т.н. Исаев Александр Валерьевич.

Исаев А.В.Возможность образования покрытий заданного состава зависит от многих условий:

природы электролита (ионный состав, pH, наличия ПАВ, природа металла и частиц), условий электролиза (величина тока, температура, скорость движения суспензии), а также природы металла и частиц.

Сравнительно легко образуются электрохимические композиционные покрытия с частицами различной природы из электролитов никелирования и железнения («Железнение и не только. Часть1»).

В настоящее время широко востребовано покрытие «сил-никель», которое наносится вторым слоем для повышения коррозионной стойкости блестящего никеля при последующем нанесении хрома.

Деталь с композиционным покрытием сил-никель.

Деталь с композиционным покрытием сил-никель.

В качестве второй фазы используется мелкодисперсный порошок каолина (силикат алюминия) или другие частицы, например, аэросил, представляющий собой порошок белого цвета диоксида кремния с размером частиц 5 – 40 нм.

Толщина сил-никелевого слоя от 1 до 3 мкм.

Классический состав одного из таких электролитов :

Сульфат никеля  250 – 300 г/л

Хлорид никеля  50 – 60 г/л

Кислота борная  25 – 40 г/л

1,4 – Бутиндиол  0,12 – 0, 2 мл/л

Каолин КРХС  1,0 – 5,0 г/л

Аэросил А-380  0,1 – 0,5 г/л

pH  2,8 – 3,4

Температура  55 – 65ºС

Катодная плотность тока 4 – 5 А/дм2.

Аноды из электролитического никеля.
Покачивание катодных штанг в горизонтальном направлении.

Труднее образуются электрохимические композиционные покрытия на основе серебра и хрома. Вероятно, это связано с тем, что при хромировании на катоде выделяется много больше водорода, чем в других электролитах.

При меднении частицы корунда соосаждаются легче из щелочных комплексных электролитов, чем из кислых. Однако, электропроводящие частицы (W, Cu, графит) соосаждаются с никелем легче при низких значениях pH.

Воздействие поверхностно-активных растворимых добавок на образование электрохимических композиционных покрытий связано с изменением поверхностного натяжения электролита.

Физические и химические свойства частиц влияют на их адгезию к катоду и зарастаемость осадком. Незначительное растворение частиц в ванне приводит к изменению ионного состава электролита.

Для стимулирования соосаждения определенных веществ с металлом и улучшения свойств электрохимических композиционных покрытий прибегают к изменению природы поверхности частиц.

Использование ультрадисперсных алмазов (УДА),   имеющих сверхмалые размеры (4 – 8 нм), с развитой удельной поверхностью 200 – 450 м2/г, эффективность которых базируется на принципах дисперсного упрочнения и усиления свойств покрытий,  открыло одно из самых перспективных направлений в создании тонкостуктурированных композиционных покрытий, обладающих лучшими качествами алмаза – твердостью, стабильностью, устойчивостью к различным агрессивным средам и многими другими.

Добавление в электролит серебрения УДА в количестве 1 – 10 г/л, позволяет повысить микротвердость и износостойкость покрытия.

Состав электролита серебрения с УДА:

Калия дицианоаргентат  74 – 92 г/л

Калий роданистый   200 – 250 г/л

Калий углекислый   20 – 40 г/л

Концентрация УДА  1 – 10 г/л

Температура 18 – 25ºС; рН = 9 – 10; Дк = 1 А/дм2;
Постоянное перемешивание.

Структура серебряного композиционного покрытия с УДА.

Структура серебряного композиционного покрытия с УДА.

Недостаток электрохимического получения  композиционных покрытий заключается в неравномерном распределении покрытий на деталях сложной конфигурации и невозможности соосаждения дисперсных материалов, не стойких к воздействию раствора электролита. Также вызывают вопросы методы анализа концентрации дисперсной фазы, добавляемой в электролит.

К преимуществам электрохимической металлизации дисперсных материалов относится экономичность, низкая температура процесса (18 – 60ºC), высокая скорость осаждения металла (1 – 20 мкм/мин и более). Существует возможность металлизации как металлических порошков, так и неметаллической поверхности после соответствующей подготовки; толщина слоя металла может быть заданной; возможна металлизация частиц как электрохимически осаждаемыми металлами, сплавами и электрохимическими композиционными покрытиями, так и многослойными покрытиями.

Получение электрохимических композиционных покрытий с заданными свойствами – перспективное направление, возможности которого в настоящее время недостаточно изучены.

New!

Похожие публикации:

Рубрика: Конструкторский отдел | Комментарии к записи Электрохимические композиционные покрытия. отключены

День Химика — 2016!

Уважаемые друзья и коллеги! 

Поздравляю Вас с профессиональным праздником – Днем Химика!

Химия – это особенная наука, полная творчества и волшебства, так как результаты любого эксперимента всегда не предсказуемы. Помните и соблюдайте заветы великих алхимиков:

День Химика 2016!

  • Почитай опыт предков, при этом всегда двигайся вперед.
  • Учись на чужих ошибках, но не утаивай свои.
  • Воспитай учеников и передай им свои навыки.

 И только тогда удача будет на Вашей стороне!

Желаю творческих успехов, счастья и благополучия!


Королева Галина Владимировна.

День Химика 2016_2

 

Рубрика: Новости | Комментарии к записи День Химика — 2016! отключены

Оксидирование титана. Часть 2.

Анодное оксидирование титана (анодирование).

Анодирование это процесс, в котором непосредственно на поверхности  металлов образуется  покрытие в виде окислов при нагревании, воздействии  химических веществ (см. «Оксидирование титана.Часть 1.»)  или с помощью электричества.

Наиболее распространенным методом формирования оксидного слоя на поверхности титана является процесс оксидирования титана под воздействием электрического тока, при котором титановая деталь помещается в токопроводящий раствор и подключается к аноду. В качестве катода используют пластины из свинца или нержавеющей стали.

Анодное оксидирование титана проводят с целью:

  • дополнительной защиты от коррозии;
  • повышения адсорбционной способности;
  • повышения износостойкости;
  • уменьшения задиров;
  • улучшения декоративности поверхности.

На производстве оксидирование титана проводится анодной обработкой деталей в растворах серной, щавелевой, фосфорной, хромовой кислот или их смесей, иногда с добавками других компонентов.

Составы растворов для повышения коррозионной стойкости:

Раствор №1:

Серная кислота  50 – 60 г/л

Температура 15 – 25°С,  плотность тока 1,0 – 1,5 А/дм2.

Время обработки 50 – 60 мин.

При анодировании титана первые 2 – 6 минут поддерживают заданную плотность тока, напряжение на ванне возрастает до 90 – 110 В, после чего плотность тока падает до 0,2 А/дм2. Дальнейший процесс анодного оксидирования титана проводят без регулировки тока. Процесс ведут при перемешивании электролита. Катоды применяют свинцовые или из стали Х18Н9Т. Пленки получаются бесцветные.

Раствор №2:

Серная кислота 18%-ный раствор

Температура 80ºС,  плотность тока  0,5 А/дм2.

Время обработки до 8 часов.

Пленка получается черного цвета. Толщина пленки около 2,5 мкм.

Кроме того, для защиты от коррозии применяют химически стойкие лакокрасочные покрытия, нанесение которых требует применения толстых оксидных пленок (20 – 40 мкм) с повышенными адсорбционными свойствами.

Повышение адсорбционной способности достигается за счет увеличения толщины оксидной пленки до 20 – 40 мкм. Для этого используют электролит из смеси кислот.

Состав электролита для получения толстых пленок, г/л:

Серная кислота  H2SO4  350 – 400

Соляная кислота HCl 60 – 65

Электрохимическое оксидирование титана проводят  при 40 – 50ºС; плотность тока ступенчато повышают через каждые 2 – 3 мин на 0,5 А/дм2 до напряжения пробоя, после которого устанавливается плотность тока 2 – 4 А/дм2, при которой продолжают электролиз до получения пленки требуемой толщины.

Фрикционные свойства титановых деталей улучшаются, если на их поверхность нанесены оксидные пленки толщиной 0,2 – 0,3 мкм.

Состав электролита для получения тонких пленок:

5%-ый раствор щавелевой кислоты.

Электролиз ведут при 18 – 25°С в течение 60 мин. Анодную плотность тока в начале процесса оксидирования титана  устанавливают 1 – 1,5 А/дм2 и поддерживают постоянной в течение 5 – 10 мин, напряжение на ванне за это время повышается до 100 – 120 В. В дальнейшем плотность тока понижается до 0,2 – 0,3 А/дм2. Использование коллоидно-графитовой смазки еще больше повышает износостойкость оксидированной поверхности.

Декоративное анодирование титана и его сплавов позволяет получить различные интерференционно – окрашенные окисные пленки (коричнево-желтые, синие, голубые, различные оттенки желтого цвета, включая розовый, малиновый, а также различны оттенки зеленого цвета). Решающее влияние на цветность пленки оказывает напряжение при анодировании титана  и состав сплава (см.«Покрытие титана. Часть 1.»).

Декоративное анодирование титана

Декоративное анодирование титана.

При обработке сплава ВТ-5 в 15%-ном растворе H2SO4 с повышением температуры и напряжения на ванне окраска формируемых пленок изменяется от светло-коричневой до фиолетовой. Увеличение продолжительности электролиза также сказывается на окраске пленок (см. «Пассивация металлов»).

Меньшая зависимость окраски оксидных пленок от температуры наблюдается при введении в состав электролита хромового ангидрида.

Состав электролита для стабильного окрашивания титана, г/л:

Хромовый ангидрид CrO3   140

Серная кислота H2SO4    4

Цвет пленки в данном случае изменяется только с продолжительностью электролиза при постоянном напряжении или с величиной приложенного напряжения.

Так, при обработке титана ВТ1-0 в течение 15 мин и повышении напряжения от 5 до 50 В цвет пленки сначала бывает бледно-коричневый, затем синевато-фиолетовый и потом золотисто-желтый. При постоянном напряжении 50 В и увеличении продолжительности электролиза от 1 до 15 мин цвет пленки изменяется от светло-голубого до золотисто-желтого.

Анодированные изделия могут служить  много лет без изменения своих декоративных свойств. Анодная защита от коррозии настолько эффективна, что может защитить детали от самых агрессивных воздействий.

По вопросам технологии оксидирования титана обращайтесь к нам!

New!

Похожие публикации:

Рубрика: В помощь технологам | Комментарии к записи Оксидирование титана. Часть 2. отключены
Страница 2 из 2512345...Последняя »