10 Вопрос Трактовки процесса химической металлизации.
Трактовки должны отвечать на вопрос, в чём причина катализа процессов химической металлизации, т.е. почему на одних металлах процесс начинается самопроизвольно, другие же следует делать катализаторами, а некоторые вообще являются каталитическими ядами и процесс на них не идёт. Существует 3 основные вида трактовок:
-
Говорит о том, что на металлах-катализаторах из восстановителя отщепляется гидрид-ион H-, который идёт на восстановление ионов металла.
Первоначально такой реакцией описывали процесс восстановления меди при химическом меднении, но современными методами не удаётся зафиксировать гидрид-иона как стабильного вещества или соединения. Практического подтверждения теории нет.
-
Говорит о том, что на поверхности металла-катализатора между ионами металла и восстановителем образуется поверхностны комплекс, внутри которого идёт передача электронов от восстановителя к ионам металла. Такая схема была рассмотрена нами для объяснения процессов дестабилизации (разложения) растворов химической металлизации.
Если металл является катализатором, то процесс идёт бесконечно долго.
Такая схема реализуется в системе никель-гидразин. Однако процесс в этой системе идёт только при избытке гидразингидрата, а это говорит о том, что часть его может идти на построение поверхностного комплекса, где реализуется предложенный механизм; но избыточная часть может сама работать как мощный восстановитель, поэтому однозначно сказать, что в системе реализуется механизм поверхностного комплекса, нельзя.
Данная трактовка реализуется достаточно редко и сама по себе неоднозначна.
-
Электрохимическая трактовка. Она предполагает, что в процессах химической металлизации реализуется электрохимический механизм, а значит, на поверхности одновременно, но на разных участках (катодных и анодных), идут два процесса – процесс окисления восстановителя с образованием свободных электронов на анодных участках, и процесс восстановления ионов металла на катодных участках. В течение времени эти участки достаточно быстро меняются местами, что делает возможным осаждение покрытия на всей детали с максимально равномерной толщиной. Аналогичный подход применяется в электрохимической коррозии, где тоже сопряжённо реализуются процессы окисления металла и восстановление деполяризатора – водорода или кислорода. Значит, для объяснения процессов можно рассматривать отдельно анодные и катодные процессы и использовать коррозионные диаграммы Эванса.
Заметьте, что в случае коррозии анодный процесс будет связан с растворением металла, тоже с образованием электронов, а катодный – с восстановлением деполяризатора. Для того, чтобы реализовался электрохимический механизм, должна быть движущая сила процесса – разность потенциалов. Значит, по этому механизму к металлам-катализаторам относят те, на которых будет реализовываться отрицательный потенциал окисления восстановителя. В пользу электрохимического механизма говорят следующие факторы:
-
Потенциал металлизации, полученный из диаграммы, близок к потенциалу, измеренному непосредственно в растворе металлизации. Модельная диаграмма строится (или снимается экспериментально) для катодного процесса в растворе без восстановителя (процесс рассматривается отдельно), а анодный процесс снимается в растворах без ионов металла.
-
Плотность тока металлизации, определённая из диаграммы, позволяет рассчитать скорость металлизации. Если расчётная скорость совпадает с реальной скоростью металлизации, это тоже говорит об электрохимическом механизме.
-
Если скорость металлизации, определённая в полном растворе, зависит от приложенного извне потенциала и проходит через максимум, то это говорит об электрохимическом механизме.
Электрохимический механизм реализуется для большинства систем химической металлизации, что хорошо, потому что можно отдельно изучать возможности катодной и анодной стадий, и использовать необходимые приборы и методы, характерные для электрохимических исследований. В целом, благодаря изучению возможности отдельных стадий, можно управлять процессом химической металлизации.
Металл катализатора не только обеспечивает реализацию крайне отрицательного потенциала восстановителя, но является и проводящим участком для перехода электронов от анодных к катодным участкам.
