Физико-химические свойства никелевых покрытий, полученных из электролитов с наноуглеродными добавками
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
агнитной записи, при изготовлении лекарственных препаратов.
Введенные в электролит УДА связывают кислотные или основные металлсодержащие остатки, что повышает катодную поляризацию и способствует образованию мелкокристаллических осадков. Существенно, что неалмазный углерод, количество которого в УДА 0,4 - 1,5 маc %, не составляет отдельной фазы или отдельных частиц и не определяется кристаллографически как графит или микрографит. Задача периферических неалмазных структур - обеспечить максимальное взаимодействие алмазной частицы с матричным материалом в момент его кристаллизации на катоде.
Процесс уменьшения пористости покрытия и, соответственно, увеличение коррозионной стойкости происходят вследствие помех, создаваемых частицами УДА перемещению дислокаций в плоскости их скольжения. При уменьшении размеров частиц и неизменной их объемной концентрации расстояние между частицами уменьшается, что приводит к образованию тонких беспористых пленок металла.
УДА, являясь мощным адсорбентом, адсорбируют на себя осаждаемые примеси. При этом металлический осадок, находящийся между УДА, становится более чистым и меньше подвержен коррозии. Кроме того, известно, что центрами коррозионного процесса являются микрогальванические пары металл-примесь, а адсорбируя на себя примеси, УДА существенно снижают количество таких микрогальванических пар.
Во время электроосаждения взвешенные в электролите алмазные частицы взаимодействуют с поверхностью растущего осадка благодаря гидродинамическим, молекулярным и электростатическим силам. Этот сложный процесс приводит к образованию КЭП.
В силу малого размера частиц УДА и их невысокого содержания в покрытии (0,5 - 1,0%) существенное повышение износостойкости, микротвердости, коррозионной стойкости не может быть связано с твердостью алмаза. В основе улучшения металл-алмазных материалов лежит целый ряд позитивных изменений структуры осадка. Наличие в покрытии чрезвычайно развитых по площади и прочных по химическим связям граничных слоев металл-алмаз обеспечивает повышенную износостойкость и микротвердость. Высокая химическая и адсорбционная активность поверхности частиц УДА обеспечивает более высокий уровень упрочнения покрытия, чем поверхность других известных дисперсных частиц, не обладающих таким набором свойств, как УДА. Таким образом, граница раздела металл-УДА служит не слабым, как обычно, а наоборот, упрочняющим звеном в структуре КЭП.[8]
.Цель и задачи работы
В данной работе будут проведены необходимые исследования по получению никелевых покрытий с повышенными механическими свойствами за счет введения в электролит наноуглеродных добавок УДА-ТАН, АСМ и алмазной шихты. Помимо этого будет проведен поиск возможной стабилизирующей добавки для электролита никелирования, концентрации добавки наноуглеродов и условий нанесения покрытия.
.Аппаратура и основные методы исследования
Для повышения некоторых физико-химических свойств никелевого покрытия производилось предварительное исследование различных наноуглеродных добавок.
Предварительный подбор добавки был проведен с несколькими электролитами, составы которых представлены в таблице 1.
.1 Приготовление растворов
Экспериментальные исследования проводились с электролитами следующих составов.
Таблица 1 - Составы электролитов никелирования
Компонент рНNiSO4-7 водныйNaClH3BO3УДА-ТАНАСМАлмазная шихта№ электролита15,320010252--25,220010255--35,420010257--45,4200102510--55,32001025-1-65,42001025-5-75,32001025--0,585,52001025--195,52001025--2105,52001025--3115,52001025--5125,3200102521-134,2200102525-144,22001025-12
Кроме того, были приготовлены и исследованы на качество получаемого покрытия некоторые растворы с желатином, поливиниловым и аллиловым спиртами, а также смесь с аллиловым спиртом и алмазной шихтой.
На аналитических весах ВСЛ200/0 взвешиваем расчетное количество компонентов, входящих в состав электролита, в граммах из расчета на 1л раствора. Растворяем в некотором количестве дистиллированной воды соль никеля, затем устанавливаем колбу с раствором на магнитную мешалку ММ-5 и при постоянном перемешивании добавляем натрий хлористый и борную кислоту. Фильтруем раствор. Доводим электролит дистиллированной водой до объема 1л. Затем отбираем необходимое количество раствора, так, чтобы после добавления определённого количества наноуглеродных добавок, объём составил 150 мл. Проверяем рН. При необходимости проводилась коррекция рН электролитов до необходимого уровня при помощи серной кислоты и гидроокиси натрия. Для определения значения рН использовался рН-метр рН-150М. В данной дипломной работе исследовались электролиты с рН 5,2-5,5, что соответствует верхней границе рабочего рН.
.2 Подготовка рабочих электродов
Для исследования использовались стальные образцы размером 2Х2 см2 со специальным отверстием для завеса. Активная поверхность электрода составляет 8 см2 или 0,08 дм2.
Перед проведением электролиза образцы проходили обязательную подготовку, состоящую из следующих операций:
Механическая обработка (ошкуривание),
Промывка в проточной воде,
Промывка в дистиллированной воде
Обезжиривание венской известью,
Промывка в теплой проточной воде,
Промывка в дистиллированной воде,
Активация в растворе разбавленной серной кислоты (1:3),
Промывка дистиллированной водой.
.3 Методика определения выхода по току для никелевых электролитов