Изучение закономерностей химического восстановления Ni(II) в аммиачно-пирофосфатных электролитах - Отчет по практике

Палладий-никелевые сплавы характеризуются высокой коррозионной устойчивостью, способностью к пайке, износостойкостью и твердостью, малым переходным сопротивлением. Благодаря этим свойствам палладий-никелевые покрытия наносят на электрические контакты вместо золота, используют в качестве подслоя для тонких пленок золота, в качестве диффузионного барьера, необходимого при сборке плат электронных и оптоэлектронных приборов. Палладий-никелевый сплав может быть получен химическим осаждением из растворов или путем электрохимического осаждения в режимах постоянного или импульсного тока. Электролиты для электрохимического и химического осаждения покрытий из сплава Pd-Ni имеют весьма сходные составы. Стандартные электродные потенциалы E0Pd2 /Pd = 0,98 В и E0Ni2 /Ni =-0,23 В сильно различаются, следовательно для обеспечения сплавообразования требуется создание условий обеспечивающих сближение электродных потенциалов, например, путем введения лигандов, обеспечивающих формирование комплексов палладия(II) более прочных, чем комплексов никеля(II).Известен широкий спектр электролитов химического никелирования, в которых используют хлориды, сульфаты, ацетаты и др. соли никеля, а в качестве восстановителей гипофосфиты, борогидриды, гидразин и его производные.В кислой среде никелирование может протекать из раствора, содержащего лишь Ni(II) и гипофосфит. Так как ионы никеля (II) могут образовать с продуктом реакции - фосфитом - малорастворимый при РН > 4 фосфит никеля, взвесь которого ухудшает покрытие и усложняет процесс, то в растворы никелирования вводят лиганды, с которыми ионы никеля (II) образуют достаточно прочные комплексы, оставаясь в растворе и при больших РН и концентрациях фосфита (это особенно важно при многократном использовании раствора с его корректированием, когда фосфит в растворе накапливается). В качестве лигандов ионов никеля (II) в кислых растворах рекомендовано применяют кислоты (или их соли): молочную, аминоуксусную (глицин), лимонную, гликолевую. В щелочных растворах РН = (8 ? 11) никелирования необходимым компонентом является лиганд для связывания ионов никеля, предотвращающий выпадение его гидроксида и фосфита. Для никелирования при комнатной температуре пригоден раствор №9, содержащий 23 мл/л 28% раствора NH3•H2O (РН=10), скорость никелирования - 2,5 мкм/ч при 25 °С.Количество фосфора в покрытии зависит от многих факторов, в том числе от РН растворов. Покрытия, полученные из кислых растворов, обычно содержат 6 ? 15 масс. Фосфор в покрытиях распределен неравномерно - этим объясняется часто наблюдаемая слоистость покрытий. Свежеосажденные покрытия представляют собой перенасыщенный твердый раствор фосфора в никеле; при содержании фосфора до 7% покрытия являются кристаллическими, при большем содержании Р структура формируется либо аморфная, либо кристаллическая с высокой степенью дефектности решетки. Покрытия отличаются высокой твердостью - (5 ? 6)•109 Па (по Виккерсу), что соответствует очень твердым электрохимическим покрытиям Ni или покрытиям мягкого хрома.Получение покрытий никеля из растворов, содержащих гидразин, впервые подробно описал Леви. Из раствора № 2 можно получить толстые покрытия - до 70 мкм - в случае одноразового использования раствора. Покрытия, полученные при восстановлении никеля гидразином, на 97 ? 99% состоят из никеля. Для металлизации пластмасс больше подходят варианты процессов с применением в качестве некоторых органических производных борогидрида, например, аминоборанов, при помощи которых никелирование можно проводить и при более низких температурах (30 ? 60 °С). Использование борогидрида можно повысить добавлением стабилизаторов, которые в данном случае замедляют каталитическое разложение борогидрида по реакции (1.13) и уменьшают возможность восстановления никеля в объеме раствора.Палладиевые покрытия применяются для придания изделиям высокой коррозионной и химической стойкости, твердости, механической прочности [3], электропроводности, термостойкости, износостойкости, а также в качестве замены золотых покрытий в радиоэлектронике и других отраслях промышленности [4]. Реакции химического осаждения палладия не находят применения в процессах проявления фотографических изображений, так как не имеют преимуществ по сравнению с реакциями осаждения других металлов [3]. Так как электролитический способ палладирования не обеспечивает получения равномерных покрытий для изделий сложного профиля, в таких случаях используется химическое палладирование [4]. Толщина палладиевых пленок в отличие от золотых и серебряных при использовании реакций химического осаждения металлов может достигать нескольких десятков микрон [3].При осаждении палладия из гипофосфитных растворов образуются светлые гладкие пленки. По сравнению с гидразином гипофосфит как восстановитель палладия имеет ряд важных преимуществ, основным из которых является устойчивость гипофосфитных растворов [3]. Растворы дополнительно стабилизируют хлоридом аммония, пирофосфатом, тиосульфатом натрия [3]. В работах [6,8] отмечается,

Оглавление

Введение

Глава 1. Литературный отбор

1.1 Химическое никелирование

1.1.1 Гипофосфитные растворы никелирования

1.1.2 Свойства покрытий Ni-P

1.1.3 Никелирование из растворов, содержащих гидразин

1.2 Химическое палладирование

1.2.1 Гипофосфитные растворы палладирования

1.2.2 Гидразиновые растворы палладирования

Глава 2. Практическая часть

2.1 Приготовление электролитов для химического никелирования

2.2 Порядок операций для безэлектролизного осаждения никелевых покрытий

2.3 Приготовление электролита Уотса для электрохимического никелирования

2.4 Порядок операций для электрохимического осаждения никелевых покрытий

2.5 Приготовление растворов, необходимых для изучения коррозии химически и гальванически осажденных никелевых покрытий

2.6 Порядок операций, необходимых для изучения коррозии химически и гальванически осажденных никелевых покрытий

2.7 Проведение вольтамперометрических испытаний

2.8 Методы исследования

2.9 Техника безопасности

Глава 3. Результаты и их обсуждение

3.1 Результаты химического никелирования

3.2 Результаты электрохимического никелирования

3.3 Результаты коррозионных испытаний

Заключение

Список литературы