ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Влияние структуры, толщины и пористости покрытий на коррозионную стойкость из "Коррозия и основы гальваностегии " Электролитический метод осаждения металлов на различных поверхностях осуществляется путем электролиза раствора, содержащего ионы осаждаемого металла. При этом на катоде (электроде, соединенном с отрицательным полюсом источника тока), которым является покрываемое изделие, выделяется металлический осадок. [c.137] С помощью этого метода можно получить тонкие металлические покрытия, имеющие прочное сцепление с покрываемым металлом (гальваностегия) и точные металлические копии с различных предметов, которые, наоборот, должны легко отделяться от них (гальванопластика). Эти электрохимические способы осаждения металлов объединяются общим названием — гальванотехника. [c.137] По сравнению с другими методами нанесения металлических покрытий (горячим, термодиффузионным, распылением и др.) электрохимический метод позволяет точно регулировать толщину осадка, экономно расходовать цветные металлы, получать покрытия с высокими механическими свойствами. Этот метод незаменим при покрытии металлами с высокой температурой плавления, такими как хром, никель, медь, железо, серебро, платина. [c.137] Покрытия металлами и сплавами в зависимости от свойств и назначения покрытий можно разделить на несколько групп. [c.137] Защитная способность металлических покрытий и другие физико-химические и механические свойства их во многом зависят от структуры электроосажденных осадков, характеризуемой размером, формой и взаимным расположением кристаллов. В гальваностегии необходимо получать мелкокристаллические осадки, для которых невооруженным глазом нельзя различить отдельные кристаллы. Мелкозернистые осадки обычно более плотные, компактные и менее пористые. Чем больше пористость покрытия, тем быстрее наступает коррозия основного металла. С увеличением толщины покрытия пористость обычно уменьшается за счет перекрытия пор последующими слоями металла, поэтому толщина покрытия должна быть такой, чтобы оно было беспористым или с минимальным числом пор. С увеличением толщины осадка пористость уменьшается за счет перекрывания пор последующими слоями осаждаемого металла. [c.139] Важна не только средняя толщина покрытия, но и равномерность распределения его по рельефу изделия,, так как в местах, где толщина осадка недостаточна, коррозионные процессы развиваются быстрее. [c.139] Минимальная толщина покрытия, обеспечивающая требуемую защитную способность и другие специальные его свойства, устанавливается в каждом конкретном случае с учетом условий эксплуатации изделия. Группы условий эксплуатации (регламентируются по ГОСТ 14007—68) в зависимости от содержания в атмосфере коррозионных агентов (хлориды, ЗОг), условий размещения изделий (на открытом воздухе, под навесом, в закрытом помещении), а также в зависимости от макро-климатических условий районов (умеренный, холодный, тропический). [c.140] Установлены следующие группы условий эксплуатации легкие — Л средние — С жесткие — Ж и очень жесткие — ОЖ- Для каждой из этих групп назначаются соответствующие виды покрытий (ГОСТ 14623—69). [c.140] Процесс электроосаждения металлов (электрокристаллизация), имея много общего с процессом образования и роста кристаллов в жидкости или в расплаве, вместе с тем отличается рядом особенностей, связанных с наложением внешнего электрического поля. [c.140] При электролизе растворов, содержащих ионы металла, на катоде выделяется новая твердая металлическая фаза. Твердые металлы представляют собой кристаллические тела, построенные из одинаковых элементарных ячеек, в узлах которых находятся частично ионизированные атомы. Такие атомы, располагаясь в определенном порядке, образуют пространственную решетку соответствующей кристаллографической системы. На рис. 34 показаны основные типы кристаллических решеток металлов. Как видно из рисунка, в простой кубической решетке атомы находятся в вершинах куба, в объемноцентрнрованной — в вершинах и в центре куба, в гранецентрированной атомы занимают места в вершинах и в центрах граней. В гексагональной решетке атомы расположены в углах шестигранной призмы. [c.140] Плотность упаковки атомов в кристаллах оказывает влияние на скорость дальнейшего роста отдельных граней кристалла и свойства электроосаждаемых металлов. Наиболее устойчивой структуре соответствует такая упаковка атомов в кристаллах, когда свободное пространство между ними минимально. Наиболее плотную упаковку имеют кристаллы кубической (гранецентрированной) и гексагональной решеток. [c.141] В процессе электроосаждения металлов обычно образуются поликристаллические осадки, представляющие собой большое число сросшихся между собой более или менее мелких кристаллов. По размеру кристаллов осадки могут быть мелкокристаллическими (линейные размеры отдельных кристаллов не более 0,1 мкм) и крупнокристаллическими (линейные размеры кристаллов более 10 мкм). [c.141] В поликристаллических осадках нередко наблюдается различная взаимная ориентация кристаллов. Преобладание определенной ориентации граней кристаллов в поликристаллическом осадке по отношению к какой-либо оси называется текстурой. Наибольшее влияние на свойства осадков (блеск, твердость и др.) оказывает ориентация определенных граней кристалл( в в направлении их роста. [c.142] Характер металлического осадка на катоде зависит от соотношения скоростей образования зародышей кристаллов и их роста. Чем большее число кристаллических зародышей возникает в единицу времени, тем более мелкозернистый осадок образуется на катоде. Наоборот, если условия электролиза способствуют преимущественному росту отдельных кристаллов, то выделяется глубококристаллический осадок металла. Установлено, что для возникновения новых зародышей кристаллов необходима более высокая катодная поляризация, чем для дальнейшего их развития и формирования, что является основным условием образования мелкокристаллической структуры осадков. Как известно, характер осадков и величина катодной поляризации зависят от природы металла. [c.142] Такие металлы, как Си, 2п, В1, выделяются из растворов простых солей при низкой катодной поляризации и образуют плотные, но крупнокристаллические осадки или отдельные непрочно связанные между собой дендриты (Ag, РЬ, 5п, Сс1). Металлы группы железа (N1, Со, Ре) осаждаются на катоде с высоким перенапряжением и имеют всегда мелкокристаллическую структуру. [c.142] На характер структуры металлических покрытий оказывают влияние многие факторы природа и концентрация разряжающихся ионов, добавки органических поверхностно-активных веществ, режим электролиза и др. [c.142] При уменьшении концентрации разряжающихся на катоде ионов металла катодная поляризация возрастает и структура покрытия становится более мелкокристаллической. Однако при значительном разбавлении раствора уменьшается предел допустимой плотности тока и падает выход металла по току, т. е. существенно снижается скорость электроосаждения, что часто является определяющим фактором при выборе условий электролиза. [c.143] Установлено противоположное влияние анионов NOJ в различных электролитах. В одних случаях, например при никелировании, цинковании и хромировании, загрязнение электролита анионами N0 сопровождается резким ухудшением качества осадка (образуется губка). В других случаях, например при серебрении из цианистого электролита или меднении из пирофосфатного электролита, введением KNO3 или NH4NO3 удается повысить предел допустимой плотности тока и улучшить равномерность распределения осаждаемых металлов по толщине. [c.144] Вернуться к основной статье