Требования, предъявляемые к катодным осадкам в гальванотехнике и гидроэлектрометаллургии. 2

Катодное осаждение Me проводят с целью получения металлопокрытия - в гальванотехнике, и с целью получения самих Ме как сырья - в гидроэлектрометаллургии. Требования к таким катодным осадкам различны: в гидроэлектрометаллургии основное требование – чистота получаемого Me (99,99%), а требования к структуре – минимальны, главное, чтобы получаемый Me в виде листов имел хорошее сцепление с основой и не осыпался под своей тяжестью. Для Ме-П требования более жесткие и все они связаны со структурой получаемых Ме-П:

1.)Металлопокрытие должно быть мелкокристаллическим и плотноупакованным. Это дает возможность получать компактные качественные и малопористые покрытия. При наличии большого количества мелких кристаллов достигаются лучшие характеристики по твердости и износостойкости, поэтому в большинстве случаев с помощью различных мероприятий стараются получить именно такие. В гидроэлектрометаллургии наоборот - ряд технологий требует получения Ме в виде порошка.

2.)Беспористость. Этим достигаются лучшие антикоррозионные свойства для катодных покрытий. Она достигается различными мероприятиями: подбор режима процесса и компонентов электролита.

3.)Равномерность толщины. Обеспечивает равномерность различных участков детали к коррозионному воздействию среды. Повышая равномерность, можно сократить толщину Ме-П и экономить дорогой цветной Ме.

4.)Прочное сцепление с металлической основой. Особенно важно в условиях нагрузок и температурного воздействия. Если покрытие отслаивается от основы, быстро появляются очаги коррозии и конструкция быстро разрушается. Адгезию обеспечивают на стадии предварительных операций до нанесения самих покрытий.

5.)Твердость, блеск, износостойкость. Эти параметры обеспечивают декоративные характеристики детали и сохранение этих характеристик на длительный срок.

Все вышеназванные параметры определяются структурой Ме-П, а в гальванотехнике в отличие от других технологий этой структурой можно управлять. Т.е., если Ме-П имеют ярко выраженную кристаллическую структуру, то процесс электроосаждения покрытия называют электрокристаллизацией.

Механизм электрокристаллизации металлов

Любое Ме-П имеет кристаллическую структуру с определенными параметрами. Часто кристаллы объединяются в кристаллические блоки – зерна или кристаллиты. Задача – получить плотноупакованное и мелкокристаллическое покрытие, и она выполняется на основе выбора соотношения скоростей 2-х процессов:

1.)Образование центров кристаллизации или кристаллических зародышей, т.е. тех точек, где первоначально зарождается кристалл.

2.)Процесс роста отдельных образованных кристалликов.

Если скорость образования кристаллических зародышей превышает скорость их линейного роста, то покрытия получаются мелкокристаллическими и плотноупакованными. Если 2-ая скорость больше – покрытия шероховатые, грубые и часто растут в виде нитей в сторону анода. Соотношение этих скоростей во многом определяется природой Ме-П, но на их соотношение можно влиять, изменяя состав электролита и режим его работы. На катодной поверхности первоначально не все участки являются энергетически активными для того, чтобы на них начинался процесс кристаллизации Ме-П. Наиболее активными участками здесь являются кристаллические грани, ребра кристаллов металлоосновы, кристаллические плоскости и поверхностные дефекты. Значит, слой Ме-П первоначально как бы достраивает кристаллическую решетку металлоосновы, тем самым обеспечивается высокая прочность сцепления. Чтобы кристаллическая структура основы была выявлена, ее нужно подготовить, убрав поверхностные загрязнения (обезжириванием, травлением). Само растущее Ме-П тоже преимущественно идет на предыдущих слоях, где находится зона с повышенной энергией - это уступы в плоскости, недостроенные грани, ребра кристаллов. Когда последовательно ведется достройка кристалликами предыдущих слоев, покрытия получаются наиболее качественно - это процесс с регулярным шагом постройки. Но иногда новая плоскость образуется быстрее, чем происходит достройка предыдущих плоскостей – процесс с нерегулярным шагом.