» » Структура и свойства осадков цинка, полученных при нестационарных режимах
10.02.2017

Структура и текстура покрытий. В большинстве работ, посвященных электроосаждению цинка при нестационарных режимах электролиза, основное внимание уделяется подбору последних, что позволяет получать цинковые покрытия с лучшими функциональными свойствами, чем при использовании постоянного тока.
Почти всегда подбор оптимальных режимов реверсирования позволяет улучшить структуру цинковых осадков. При электроосаждении реверсируемым током структура цинковых покрытий зависит от плотности тока и соотношения продолжительностей катодного и анодного периодов. Ниже приведены данные о размере субзерен и величине относительных микроискажений осадков цинка, полученных в кислом электролите при применении постоянного и реверсируемого тока:
при iк=4 А/дм2
Структура и свойства осадков цинка, полученных при нестационарных режимах

при различных плотностях постоянного (в числителе) и реверсируемого (в знаменателе τк/τа = 0,5/0,1, с/с) токов
Структура и свойства осадков цинка, полученных при нестационарных режимах

Пористость и коррозионная стойкость. Уменьшение величины зерен в структуре осадка при периодических режимах и, как следствие этого, образование более тонкой и компактной структуры приводит к уменьшению пористости, которая является существенным недостатком гальванических покрытий, полученных в стационарных условиях. Причинами, вызывающими образование пор. в основном являются дефекты поверхности подложки, наличие в электролите частиц, находящихся во взвешенном состоянии и частично адсорбированных поверхностью осадка. Эти частицы, включаясь в осадок, нарушают компактность покрытия.
При электролизе с использованием реверсируемого тока под действием анодных импульсов влияние дефектов поверхности сглаживается. В то же время благодаря перезарядке поверхности электрода в анодный период происходит десорбция инородных включений, протекающая параллельно с растворением металла.
Вследствие уменьшения пористости и образования мелкодисперсных осадков при нестационарных режимах повышается коррозионная стойкость цинковых покрытий. Имеются сведения о значительном (в 2—4 раза) повышении коррозионной стойкости цинковых покрытий при нанесения их с использованием реверсируемого тока.
В то же время есть основания считать, что коррозионная стойкость цинковых покрытий мало зависит от вида тока. Проведенные за последние годы во ВНИТИ испытания цинковых покрытий в различных агрессивных средах (различных промышленных атмосферах, камере соляного тумана, движущейся высокоминерализованной пластовой воде нефтеносных месторождений Татарии) показали приблизительно одинаковую коррозионную стойкость осадков цинка, полученных с использованием постоянного и реверсируемого тока. При испытаниях в высоко-минерализованной пластовой воде в течение 1500 ч потеря массы образцов с покрытием, полученным при использовании реверсируемого тока, составила 94—98 г/м2, а при использовании постоянного тока — 105—110 г/м2.
Hаводороживание. Важным следствием применения нестационарных режимов электролиза является уменьшение в подавляющем большинстве случаев содержания водорода и других металлических включений в цинковых осадках за счет его десорбции с покрываемой поверхности во время пауз или анодных импульсов. Водород и другие Примеси в кристаллической решетке непосредственно влияют на внутренние напряжения, твердость, пластичность и другие физико-механические свойства осадков, поскольку они препятствуют движению дислокаций. Кроме того, свойства цинковых покрытий зависят от размеров и ориентации зерен, кристаллической структуры, структурной непрерывности, пористости и других факторов. Оказывая влияние на все эти параметры, нестационарные режимы являются эффективным средством получения электролитических осадков с заданными свойствами.
Структура и свойства осадков цинка, полученных при нестационарных режимах

Микротвердость и внутренние напряжения. Качество цинковых покрытий в значительной степени определяется микротвердостью и внутренними напряжениями (BH), под которыми принято понимать внутренние силы, стремящиеся изменить объем осажденного слоя. Как правило, при использовании постоянного тока с увеличением толщины покрытия осажденный слой становится более рыхлым, микротвердость уменьшается (рис. 13). Применение тока переменной полярности позволяет получать плотные, компактные осадки с более равномерной микротвердостью по толщине. Более высокая твердость осадков, полученных на токе переменной полярности, связана с большей компактностью структуры покрытия и более мелкими размерами их зерен.
Результаты измерений внутренних напряжений в цинковых осадках даны в табл. 9. Приведенные величины внутренних напряжений являются усредненными для осадков толщиной 5—10 мкм. Согласно этим данным в осадках, полученных из растворов без добавок, напряжения невелики (около 10 МПа) и мало зависят от формы применяемого тока.
Структура и свойства осадков цинка, полученных при нестационарных режимах

Введение добавок приводит к резкому изменению величины напряжений. Декстрин увеличивает напряжения сжатия, особенно значительные при низких плотностях тока. Многокомпонентные добавки на основе многофункциональных оксиальдегидов и высокомолекулярных оксиэтилированных спиртов (МКД) увеличивают внутренние напряжения в значительно меньшей степени, чем декстрин. При этом в их присутствии образуются зеркально блестящие и более мелкокристаллические цинковые покрытия.
В случае реверсии тока влияние добавок оказывается иным, что, вероятно, связано с изменением их адсорбции. Осадки, полученные в этих условиях, имеют сравнительно небольшие внутренние напряжения, составляющие в среднем около 50 МПа.