Влияние органических добавок к электролитам осаждения олова и сплавов Sn-Bi, Sn-Co на уменьшение наводороживания металла основы и улучшение качества покрытий - Автореферат

Целью работы является получение информации о действии применяемых в гальванотехнике промышленных органических блескообразователей на абсорбцию водорода металлом основы, ведущую к ухудшению его прочностных и пластических характеристик; исследование ряда новых органических соединений (ОС) в качестве ингибиторов наводороживания и блескообразователей в широком диапазоне плотностей катодного тока (Дк) в электролитах, отличающихся по анионному составу и катодному выходу металла (сплава) по току (ВТ). Целью работы было также выяснение связи между влиянием ОС на катодную поляризацию, ВТ, наводороживание металла основы и качество покрытий, оценивавшихся инструментальными методами (измерение Е катода, определение пластичности при скручивании и гибе с перегибом, оценка рассеивающей способности (РС) электролита, измерение микротвердости (Hv) и блеска покрытий (?)). Исследование наводороживания латуни при электроосаждении олова и сплава Sn-Bi из 3-х сернокислых электролитов лужения и двух электролитов для осаждения сплава, отличающихся содержанием Sn2 и H2SO4, при различии Дк, путем оценки изменения пластичности при повторном гибе с перегибом проволочных образцов из латуни Л-63 на приборе НГ3-М1. Комбинация формальдегида, фенола и ОС-20 эффективно подавляет наводороживание стали в электролите № 4 (98…99 % Пл) в широком интервале Дк, ОС-20 совместно с гидрокоричной кислотой и клеем столярным в электролите № 5 повысил ВТ сплава до 98 % и микротвердость до 25 кг/мм2. Автор защищает: - принципиально новый способ уменьшения наводороживания металла основы при электроосаждении олова и его сплавов Sn-Bi и Sn-Со, основанный на модифицировании стандартных составов электролитов для осаждения олова и его сплавов путем введения в них небольших количеств ОС, обладающих набором следующих свойств: состав и структура молекул, форма их ионизации в среде электролита, определяющие способность к образованию адсорбционных слоев на металле катода, затрудняющих разряд ионов Н3О , что ведет к повышению ВТ Sn и его сплавов.Исследованы десять электролитов электроосаждения олова и его сплавов Sn-Bi и Sn-Со, отличающихся составом, в широком интервале плотностей тока и в присутствии органических добавок при варьировании их концентрации на наводороживание металла основы (сталь марки У8А и латунь марки Л-63), выход по току, величину катодной поляризации и качество электроосадков (отражательная способность, микротвердость). Установлено весьма сильное наводороживание металла основы, оцениваемое по потере пластичности проволочных образцов при скручивании (стальная проволока ГОСТ 1435-54) и при гибе с перегибом (латунная проволока Л-63), при электроосаждении олова и его сплавов, ведущее к утрате значительной доли пластичности. Наибольшее наводороживание латуни - 28 % сохраненной пластичности (Пл) - происходит в сернокислом электролите лужения № 8, содержащем максимальное, среди исследованных, содержание серной кислоты, а стали - в сернокислом электролите № 1 (74…55 % Пл). Все исследования действия органических добавок на наводороживание стальной основы и качество покрытий сплавом Sn-Bi проводили в электролитах с содержанием Bi(NO3)3 0,8…1,5 г/л. Проведено систематическое исследование органических соединений (ОС), используемых в практике гальванотехники в качестве сглаживающих и блескообразующих добавок, а также интересные, с точки зрения строения молекул, некоторые индивидуальные ОС, на наводороживание металла основы (сталь, латунь), технологические свойства электролитов (выход по току, рассеивающая способность и величина катодной поляризации) и служебные характеристики покрытий (отражательная способность, микротвердость).

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ИЗЛОЖЕНО В РАБОТАХ

1. Ляховец Л.М., Белоглазов С.М. Изучение наводороживающей способности электролитов лужения и качества осадков олова // 28 научная конференция. Тезисы докладов. Калининград, 1997. С. 107.

2. Ляховец Л.М., Белоглазов С.М. Электроосаждение сплава олово-медь из хлоридно-сульфатного электролита с ОД // 30 научная конференция Тезисы докладов. Калининград, 1999. С. 83-84.

3. Ляховец Л.М., Белоглазов С.М. Изучение действия органических веществ как ингибиторов наводороживания стали при электроосаждении сплава Sn-Cu // Материалы Всероссийской научно-технической конференции «Прогрессивная технология и вопросы экологии в гальванотехнике и производстве печатных плат». Пенза, 1999. С.19-21.

4. Ляховец Л.М., Белоглазов С.М. Влияние некоторых органических добавок на качество оловянных покрытий и паяемость //Материалы международной научно-технической конференции, посвященной 70-летию КГТУ. Калининград, КГТУ, 2000. С. 325-327.

5. Ляховец Л.М., Азема Е.И., Полюдова В.П. Влияние состава электролита на физико-механические свойства осадков и наводороживание стальной основы при электроосаждении сплава на основе олова: Проблемы географических, биологических и химических наук // Материалы постоянных научных семинаров. КГУ, Калининград, 2000. С. 99-102.

6. Ляховец Л.М., Белоглазов С.М. Влияние некоторых органических добавок, применяемых в гальваностегии, на физико-механические свойства сплава олово-кобальт, осаждаемого из галогенидного электролита лужения / Практика противокоррозионной защиты. - 2000. № 1 (15). С. 49-51.

7. Beloglazov S.M., Lyakhovets L.M., Azema E.I. Tin bronze plating bath with inhibitors hydrogen absorption. Electrochem 2000. Int. Conf., Dublin.

8. Beloglazov S.M., Lyakhovets L.M., Poljudova V.P. Electrodeposition of Sn-Co alloy from halogenide bath in the presence of organic additives. Electrochem 2001. Loughborough, September 2001.

Размещено на .ru

1. Исследованы десять электролитов электроосаждения олова и его сплавов Sn-Bi и Sn-Со, отличающихся составом, в широком интервале плотностей тока и в присутствии органических добавок при варьировании их концентрации на наводороживание металла основы (сталь марки У8А и латунь марки Л-63), выход по току, величину катодной поляризации и качество электроосадков (отражательная способность, микротвердость).

2. Установлено весьма сильное наводороживание металла основы, оцениваемое по потере пластичности проволочных образцов при скручивании (стальная проволока ГОСТ 1435-54) и при гибе с перегибом (латунная проволока Л-63), при электроосаждении олова и его сплавов, ведущее к утрате значительной доли пластичности. Наибольшее наводороживание латуни - 28 % сохраненной пластичности (Пл) - происходит в сернокислом электролите лужения № 8, содержащем максимальное, среди исследованных, содержание серной кислоты, а стали - в сернокислом электролите № 1 (74…55 % Пл). Наименьшее наводороживание латуни происходит в сернокислом электролите лужения № 7 (76…58 % Пл), а стали - в сернокислом электролите № 4 (94…82 % Пл).

3. Увеличение содержания Bi(NO3)3 в сернокислом электролите лужения ведет к сильному возрастанию наводороживания стали, проявляющемуся в резком падении ее пластичности при скручивании, линейно возрастающем с ростом Дк. Все исследования действия органических добавок на наводороживание стальной основы и качество покрытий сплавом Sn-Bi проводили в электролитах с содержанием Bi(NO3)3 0,8…1,5 г/л.

4. Проведено систематическое исследование органических соединений (ОС), используемых в практике гальванотехники в качестве сглаживающих и блескообразующих добавок, а также интересные, с точки зрения строения молекул, некоторые индивидуальные ОС, на наводороживание металла основы (сталь, латунь), технологические свойства электролитов (выход по току, рассеивающая способность и величина катодной поляризации) и служебные характеристики покрытий (отражательная способность, микротвердость). Эффективность действия неионогенных, анионных и катионных ОС, на указанные свойства, находится в хорошем соответствии с условиями адсорбции их молекул, определяемыми потенциалом ? по шкале Антропова.

5. Найдены эффективные ингибиторы наводороживания стали для всех исследованных электролитов, например, комбинация неионогенных формальдегида и ОС-20 весьма эффективно тормозит наводороживание стали в большинстве из исследованных электролитов в интервале Дк = 0,5…2,0 А/дм2 (до 98% Пл), что сопровождается формированием качественных покрытий, с высокими отражательной способностью и микротвердостью, представляющих собой трудно проницаемый барьер для диффундирующего водорода. Совместное введение в электролит № 1 кумарина (1,0 г/л) и Диспергатора-НФ (2,0 г/л) позволило получить 100 % Пл при Дк = 2,0 А/дм2, а при Дк = 0,5 А/дм2 - 82 %. Комбинация формальдегида, фенола и ОС-20, оказалась особо эффективной в подавлении наводороживания стали, показав наилучший результат в электролите № 4 (98…99 % Пл) при Дк = 0,5…2,0 А/дм2. ОС-20 в смеси с гидрокоричной кислотой и клеем столярным в электролите № 5 дает повышение ВТ сплава до 98…95 % при тех же Дк и повышает микротвердость до 25 кг/мм2.

6. Высокую защиту от наводороживания латуни (до 98 %) в электролите № 9 для осаждения сплава Sn-Bi, обеспечивает смесь ОС-20 и формальдегида в комбинации с камфарой и фурфуролом, которые позволяют получать качественные покрытия, обладающие высокой отражательной способностью (до 100 отн. ед.) и повышенной микротвердостью (до 70 кг/мм2). Комбинированная добавка ОС-20 и УДЦ-107 в сернокислом электролите № 2 также показала высокие результаты в торможении наводороживания латуни (98…93 % Пл), при высоких ВТ сплава (98…96 %) и микротвердости (50…62 кг/мм2) в интервале Дк = 1,0…2,5 А/дм2. В нем же ОП-7 обеспечивает до 97 % Пл и ВТ, однако, отражательная способность и микротвердость покрытий повышалась незначительно. Подобно же действует в электролите № 2 синтанол ДС-10.

7. При осаждении сплава Sn-Со в галогенидном электролите № 10 ОС-20 дает максимальное сохранение пластичности (95…89 % Пл) стали при Дк = 0,5...1,5 А/дм2 при соответствующем высоком ВТ сплава (99…93 %). Отражательная способность и микротвердость покрытий в присутствии ОС-20 существенно увеличиваются начиная с его концентрации 3,0 г/л. Дибензиламин действовал несколько лучше, обеспечивая сохранение пластичности до 97 % и ВТ до 98 %, при отражательной способности покрытий до 22 отн. ед. и микротвердости до 16 кг/мм2. Бензиламин несколько менее эффективно уменьшает наводороживание и позволяет сохранить пластичность стали до 87 % от исходной, повышая ВТ сплава до 98 %. Его действие на отражательную способность и микротвердость покрытий почти не отличалось от действия дибензиламина.

8. Для промышленного применения можно рекомендовать два состава электролитов для осаждения сплава Sn-Bi на сталь, три для сплава Sn-Bi на латунь и три для сплава Sn-Со на сталь при минимальном наводороживании металла основы.