Нанесение и получение металлических покрытий химическим способом
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
?ановителя боразотные соединения. Наибольшее применение находят боразаны Н3N ВН3. Обычно рН растворов поддерживают ниже значении 6.57.0. Понижение до рН 23 приводит к резкому разложению самого восстановителя и уменьшает стабильность ванны, при этом образуется порошкообразный осадок в объеме. По мере выделения металла рН раствора постепенно повышается вследствие образования амина из аминоборана. Для предупреждения увеличения рН необходимо подкислять раствор любой неокисляющей кислотой, например соляной или уксусной.
Некоторые компоненты буферных систем могут образовывать в растворе комплексные соединения с ионами кобальта, что желательно при проведении процесса в щелочной среде. Рекомендуется в боро-гидридные растворы на 1 моль соли вводить от 1 до 3 молей натриевой или аммонийной соли гликолевой кислоты.
В зависимости от природы используемого восстановителя рекомендуемая температура раствора может изменяться от комнатной температуры до температуры кипения. Источником иона кобальта являются сернокислая или хлористая соль кобальта в концентрации 0.01 1.0 моль/л.
Для получения высококачественных СоВ-покрытий на стали из ванн, характеризующихся высокой стабильностью, рекомендуется использовать раствор следующего состава (г/л): сернокислого кобальта (кристаллогидрат 36.5, диметилборазана 7.5, уксусной кислоты до рН 6.07 0, гептаглюконата калия 17.4 (температура 4957 С). Способ корректирования раствора при непрерывном ведении процесса нанесения СоВ покрытия аналогичен корректированию раствора Ni В покрытия.
Структура и свойства СоВ покрытий. Исследования ИФХ АН СССР показывают, что полученные СоВ покрытия представляют собой сочетания кристаллической и аморфной фаз. Кристаллическая структура представляет собой твердый раствор внедрения бора и водорода в гексагональном ?-Со. В процессе нагрева в СоВ-покрытиях протекают необратимые структурно-фазовые превращения с выделением фазы борида Со3В а области температуры 215С и фазы Со3В в области температур 425460 оС. Свойства химически восстановленных СоВ-сплавов сильно отличаются как от гальванического кобальта, так и от сплавов СоР. Это относится к таким свойствам, как твердость, износостойкость и магнитные характеристики.
Твердость СоВ-покрытий до термообработки составляет 40007400 МПа, после отжига в области температур 300 и 500С твердость увеличивается до 13 000 МПа. Химически восстановленные СоВ сплавы после термообработки рекомендуется использовать в качестве износостойких покрытий.
Включение бора в решетку кобальта вызывает резкое уменьшение величин максимальной и остаточной магнитной индукции кобальта. Наблюдается также изменение магнитных свойств СоВ-покрытия в результате нагревания, поскольку фазы Со3В и Со2В характеризуются низкими значениями ферромагнитных характеристик, после отжига наблюдается значительное возрастание коэрцитивной силы СоВ-покрытий от 640 до 1280 А/м.
2.4. Осаждение никель-фосфорных и кобальт-фосфорных покрытий, легированных другими металлами
2.4.1. NiСоР-покрытия
Для решения ряда технологических задач необходимо расширить диапазон эксплуатационных свойств NiР и Со Р-покрытий, легируя их другими металлами.
Наибольший интерес из тройных сплавов представляет система N1 Со Р которая получила широкое применение в электронной радиотехнической промышленности [43]. Получение осадков, включающих одновременно никель и кобальт, возможно в щелочных аммиачных растворах, содержащих растворимые соли как того, так и другого металла.
Приведем один из составов растворов, в котором можно осаждать NiСР-покрытие (г/л):
Хлористый никель (кристаллогидрат) 25
Хлористый кобальт (кристаллогидрат) 25
Гипофосфит натрия 24
Хлористый аммоний 30
Лимоннокислый натрий 45
Аммиак (25 %-ный), мл/л 5060
рН 8,38,5
Осаждение производится при температуре 9092С. Скорость осаждения Ni Со Р-покрытия соизмерима со скоростью осаждения NiР-покрытия. Скорость образования сплава возрастает экспоненциально с увеличением температуры; содержание кобальта при этом увеличивается. Заметное влияние на состав Ni-СоР-покрытия оказывает изменение концентрации аммиака в растворе; с ростом концентрации аммиака происходит обогащение сплава кобальтом.
В литературе [16] отмечается, что применение сульфатов никеля и кобальта предпочтительнее, чем хлоридов, поскольку скорость образования покрытия в первом случае выше, а сами осадки получаются более блестящими.
На рис. 10 приведена зависимость скорости осаждения и состава сплава от содержания гипофосфита.
Рис. 10. Зависимость скорости осаждения NiСоР-покрытия от концентрации гипофосфита натрия в растворе.
Применение борной кислоты в отличие от хлористого аммония позволяет получать NiСоР-покрытия с достаточной скоростью (1015 мкм/ч) и с высоким содержанием (массовая доля %) 6080 кобальта. Скорость образования NiСоР-покрытия линейно возрастает с увеличением концентрации сернокислого аммония (до 40 г/л). Составы растворов, применявшиеся для этой цели, представлены в табл. 7.
Таблица 7.
Составы растворов для получения NiСоР-покрытий в виде тонких пленок
Номер раствораТемпература, оССульфат кобальта (кристаллогидратсульфат никеля (кристллогидрат)Хлорикобальта (кристаллогидрат)Хлорид никеля (кристаллогидрат)Гипофосфит на