Внутренние напряжения никелевых покрытий, полученных из ацетатно-хлоридных электролитов с различными дикарбоновыми кислотами | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 7 марта, печатный экземпляр отправим 11 марта.

Опубликовать статью в журнале

Авторы: ,

Рубрика: Химия

Опубликовано в Молодой учёный №2 (292) январь 2020 г.

Дата публикации: 10.01.2020

Статья просмотрена: 7 раз

Библиографическое описание:

Ивчин Д. С., Сатыбалдиев А. К. Внутренние напряжения никелевых покрытий, полученных из ацетатно-хлоридных электролитов с различными дикарбоновыми кислотами // Молодой ученый. — 2020. — №2. — С. 12-14. — URL https://moluch.ru/archive/292/66147/ (дата обращения: 22.02.2020).



В статье авторы пытаются определить внутренние напряжения никелевых покрытий, полученных из ацетатно-хлоридных электролитов с различными дикарбоновыми кислотами.

Ключевые слова: внутреннее напряжение, никелевое покрытие, электролит, гибкий катод.

Внутренние напряжения могут приводить либо к растрескиванию покрытия, либо к его вспучиванию. В случае возникновения внутренних напряжений растяжения покрытия обычно растрескиваются, а в случае напряжений сжатия покрытие может отслаиваться и вспучиваться, образуя пузыри. В электролитическом никеле обычно возникают внутренние напряжения растяжения. Покрытия с высокими внутренними напряжениями имеют меньшую пластичность и повышенную хрупкость. Коррозионная стойкость и прочность сцепления напряжённых покрытий с основой также существенно понижаются «Цитата» [1, с. 37].

С повышением температуры снижается величина перенапряжения водорода, но в большей степени снижается перенапряжение никеля. Значит возрастает выход никеля по току. Повышение температуры электролита, препятствуя пассивации анодов, повышает анодный выход по току. В связи с этим мы проводим опыт при 50 0С.

Наиболее распространенным является метод деформации гибкого катода во время электролиза. Наблюдения за отклонением нижнего или верхнего конца катода в зависимости от способа крепления производится с помощью микроскопа, в котором 1 деление = 0,00625 см. Отсчет велся от деления 50 единиц (середина шкалы). С обратной стороны ячейки, в которой происходил процесс осаждения никеля, стояла лампа, чтобы лучше видеть катод в окуляре. Так же для удобства наблюдения за отклонением катода на образцы с помощью лака наклеивались волоски длиной 4 мм.

Внутренние напряжения измерялись в электролизере из оргстекла (ёмкостью 0,3л), оснащённой термостатической рубашкой (температура 500С).

В качестве катода использовалась медная фольга толщиной 0,22 мм (модуль упругости Е= 1,2*106 кг/см2), рабочая поверхность 57*8 мм, что соответствует 0,0456 дм2. Образцы покрывались цапон лаком. Непокрытой оставалась лишь рабочая поверхность, которая была параллельна аноду и токоподвод. Образец покрывался два раза для предотвращения диффузии Ni+ через лак.

Анодом служили никелевые пластины размером 80*5*0,5 мм. Отклонение конца катода отсчитывалось по условным делениям (от 0 до 100 единиц). Отклонение катода в сторону анода придаётся знак (+) –это напряжение растяжения т. е., осадок стремится к сжатию, а подложка растягивает его. Отклонением от анода придаётся знак (-) –это напряжение сжатия.

Образцы закрепляются так, чтобы точка его опоры находилась у края рабочей поверхности и была погружена в электролит. Для этого на крышке электролизера предусмотрен специальный выступ.

Перед опытом образцы подвергались следующей обработке:

– Обезжиривание венской известью (CaO + MgO) при помощи щётки

– Промывка проточной водой

– Активирование в 10 % H2SO4

– Промывка проточной, а затем дистиллированной водой pH электролитов доводили до нужного значения с помощью NiCO3.

Рассчитываем время покрытия одного мкм по формуле:

(1)

где: время покрытия одного мкм

плотность никеля, г/см3;

толщина покрытия, cм;

электрохимический эквивалент Ni, г/А*ч;

плотность тока, А/см2;

выход по току.

Рассчитываем внутренние напряжения по формуле:

(2)

где: внутренние напряжения;

модуль Юнга, 1.2106 ;

толщина подложки, см;

толщина осадка, см;

радиус кривизны катода, см;

(3)

где: длина образца (рабочая часть), см;

смещение катода, см

Опыт проводился в двух разных электролитах (табл.1, табл.2)

Таблица 1

Опыт, проведенный вэлектролите (Ni(CH3COO)2=80г/л; HCl=50г/л; C6H10O4(а.к.)=15г/л); I=0,23А; U=6B; pH=3; толщина меди 220 мкм; Т=500С

Время,

мин

Толщина,

мкм

Отклонение катода,

в единицах

Внутренние напряжения,

кг/см2

1,02

1

4

3020,98

2,033

2

9

3410,95

3,05

3

14

3556,37

4,066

4

18

3444,74

5,083

5

23

3537,01

6,1

6

29

3732,94

7,112

7

34

3767,93

8,133

8

36

3506,25

9,15

9

39

3391,19

10,167

10

41

3222,61

Таблица 2

Опыт, проведенный вэлектролите (Ni(CH3COO)2=80г/л; HCl=50г/л; C3H4O4(м.к.)=70г/л); I=0,23А; U=6B; pH=2,9; толщина меди 220 мкм; Т=500С

Время,

мин

Толщина,

мкм

Отклонение катода,

в единицах

Внутренние напряжения,

кг/см2

1,02

1

5

3776,224

2,033

2

12

4551,97

3,05

3

12

3048,32

4,066

4

16

3061,99

5,083

5

19

2921,87

6,1

6

21

2703,16

7,112

7

24

2659,71

8,133

8

25

2434,90

9,15

9

28

2434,71

10,167

10

31

2436,61

Из данных видно, что никелирование с применением электролита (Ni(CH3COO)2=80г/л; HCl=50г/л; C3H4O4(м.к.)=70г/л) обуславливает меньшее отклонение от анода (-), т. е. меньшее напряжение сжатия. Можно сделать вывод, что при увеличении толщины покрытия уменьшаются внутренние напряжения.

Литература:

1. Функциональная гальванотехника: учебное пособие/ В. И. Мамаев. — Киров: ФГБОУ ВПО «ВятГУ», 2013. — 208 с. УДК 621.357.6 (07) Тех. редактор Е. О. Рябова.

2. Грилихес С. Я., Тихонов К. И. Электролитические и химические покрытия. Теория и практика.-Л.: Химия,1990.стр.177–178.

3. М. Я. Поперека. Физика металлов и металловедение.1965, т.20, вып. 5,стр.753

4. М. Я. Поперека. Внутренние напряжения электролитически осаждаемых металлов. Западно-Сибирское книжное издательство, Новосибирск, Красный проспект 3, стр. 324

Основные термины (генерируются автоматически): отклонение катода, рабочая поверхность, напряжение, гибкий катод, время покрытия, толщина меди, опыт, электролит.


Похожие статьи

Получение ремонтных электролитических покрытий железа...

Статья посвящена вопросам восстановления изношенных деталей машин: шеек валов, посадочных мест подшипников и т. п., при необходимости нанести значительное (более 1 мм) по толщине покрытие твердым железом в холодном (18–25 оС) электролите.

Современная технология нанесения антифрикционных покрытий

В настоящее время известны различные способы нанесения многослойных антифрикционных покрытий на основе железа.

Перед катодной поляризацией упрочненной детали необходимо удалить остатки солевого электролита кипячением в воде в течение 20-60 минут в...

Влияние параметров гальванического процесса на микротвёрдость...

Изменение микротвердости покрытия исодержания никеля взависимости от катодной плотности тока. № опыта.

Но в то же время изменение условий электролиза и состава электролита могут изменить влияние катодной плотности тока на состав катодного осадка.

Изучение кинетики электроосаждения пористого золота из...

Золото наносится на медь, медные сплавы, серебро и никель.

Покрытия, получаемые из подобных электролитов, осаждаются матовыми, блестящими при добавлении ПАВ. Однако такие покрытия не являются пористыми, обладают неразвитой удельной поверхностью.

Физико-химическая обработка крупногабаритных деталей...

К настоящему времени создано большое количество способов обработки деталей.

В качестве защитного покрытия использовались фторопласт, кислотостойкая резина и липкая лента.

Зерна меди вытравливаются и выпадают в раствор, образуя новые катодные центры.

Конкурсные задачи по химии на закон электролиза Фарадея

1. На катоде восстанавливающийся продукт зависит от положения металла в ряду стандартных электродных потенциалов

3. Вычислите массу ртути, выделившейся на катоде при пропускании тока силой 6 А через раствор хлорида ртути в течение 35 минут.

Восстановление рабочей поверхности гильз цилиндров...

Рабочая поверхность гильз цилиндра ДВС представляет собой внутреннюю цилиндрическую поверхность, обработанную по пятому квалитету качества.

Применяется восстановление рабочей поверхности гильзы цилиндров гальваническими покрытиями.

Комплексные системы активного онлайн-контроля в режиме...

Толщина электрохимических покрытий . Толщина покрытия является величиной связывающей три важных параметра процесса гальванопокрытия: длительность технологического процесса , температуру электролита и плотность тока. Модернизация автоматических систем управления...

Биполярные пластины для топливных элементов

В последнее время в мире виднеется твёрдая тенденция перехода от стандартных и классических топливных элементов с жидким электролитом к полностью твердотельным.

А на катоде при этом создаётся восстановление кислорода с возникновением электротока.

Похожие статьи

Получение ремонтных электролитических покрытий железа...

Статья посвящена вопросам восстановления изношенных деталей машин: шеек валов, посадочных мест подшипников и т. п., при необходимости нанести значительное (более 1 мм) по толщине покрытие твердым железом в холодном (18–25 оС) электролите.

Современная технология нанесения антифрикционных покрытий

В настоящее время известны различные способы нанесения многослойных антифрикционных покрытий на основе железа.

Перед катодной поляризацией упрочненной детали необходимо удалить остатки солевого электролита кипячением в воде в течение 20-60 минут в...

Влияние параметров гальванического процесса на микротвёрдость...

Изменение микротвердости покрытия исодержания никеля взависимости от катодной плотности тока. № опыта.

Но в то же время изменение условий электролиза и состава электролита могут изменить влияние катодной плотности тока на состав катодного осадка.

Изучение кинетики электроосаждения пористого золота из...

Золото наносится на медь, медные сплавы, серебро и никель.

Покрытия, получаемые из подобных электролитов, осаждаются матовыми, блестящими при добавлении ПАВ. Однако такие покрытия не являются пористыми, обладают неразвитой удельной поверхностью.

Физико-химическая обработка крупногабаритных деталей...

К настоящему времени создано большое количество способов обработки деталей.

В качестве защитного покрытия использовались фторопласт, кислотостойкая резина и липкая лента.

Зерна меди вытравливаются и выпадают в раствор, образуя новые катодные центры.

Конкурсные задачи по химии на закон электролиза Фарадея

1. На катоде восстанавливающийся продукт зависит от положения металла в ряду стандартных электродных потенциалов

3. Вычислите массу ртути, выделившейся на катоде при пропускании тока силой 6 А через раствор хлорида ртути в течение 35 минут.

Восстановление рабочей поверхности гильз цилиндров...

Рабочая поверхность гильз цилиндра ДВС представляет собой внутреннюю цилиндрическую поверхность, обработанную по пятому квалитету качества.

Применяется восстановление рабочей поверхности гильзы цилиндров гальваническими покрытиями.

Комплексные системы активного онлайн-контроля в режиме...

Толщина электрохимических покрытий . Толщина покрытия является величиной связывающей три важных параметра процесса гальванопокрытия: длительность технологического процесса , температуру электролита и плотность тока. Модернизация автоматических систем управления...

Биполярные пластины для топливных элементов

В последнее время в мире виднеется твёрдая тенденция перехода от стандартных и классических топливных элементов с жидким электролитом к полностью твердотельным.

А на катоде при этом создаётся восстановление кислорода с возникновением электротока.

Задать вопрос