Введение к работе
Актуальность темы. Интерес к сплаву цинка и никеля обусловлен хорошей коррозионной стойкостью покрытия, возможностью уменьшения числа технологических операций при нанесении покрытий, экологичностыо производства. Цинковое покрытие обеспечивает электрохимическую защиту стальных изделий от коррозии в обычных атмосферных условиях, однако его коррозионная устойчивость не всегда бывает достаточной. Одним из перспективных направлений повышения срока службы цинковых покрытий является его рационшн.ное легирование металлами группы железа. Работами Н.Т. Кудряпцсва, В.Г. Роева, Ф.И. Данилова и др. показано, что электролитические сплавы Zn-Ni, содержащие 10-15% Ni, представляют интерес как возможная альтернатива кадмиевым покрытиям, могут быть использованы для защиты стали от коррозии при сохранении хорошей способности к формовке, свариваемости, окрашиванию.
Несмотря на большое внимание к сплаву Zn-Ni, его использование ограничено. Одной из причин этого является отсутствие четкого представления о механизме электроосаждения данного сплава, а, следовательно, трудность в управлении составом и свойствами Zn-Ni покрытия. Дальнейшее развитие представлений о кинетике и механизме процесса электроосаждения сплава Zn-Ni из малокопцентрированного кислого электролита, установление влияния режима электролиза па физико-химические свойства сплава представляет собой весьма' актуальную проблему.
Диссертационная работа выполнена в рамках плановых научных исследований кафедры «Технология электрохимических производств» в соответствии с тематикой НИР по направлению 09В.05, а также в рамках НИР по заданию федерального агентства по образованию, финансируемой из средств федерального бюджета (№ государственной регистрации 01200703461).
Цель работы состояла в изучении кинетических закономерностей электроосаждения сплава Zn-Ni и КЭП Zn-Ni-коллоидный графит (Сколя) из кислых хлористых электролитов, в выявлении взаимосвязи структурных превращений в хлористых электролитах сплавообразования со скоростью электрохимических процессов, влияния режима электролиза на физико-химические свойства покрытия. Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
изучить физико-химические и термодинамические свойства водных растворов, содержащих основные компоненты электролитов осаждения сплава цинк-никель, и установить
взаимосвязь кинетики электродных процессов со структурными превращениями в растворах;
исследовать кинетику совместного осаждения цинка и никеля из хлористых электролитов сплавообразования;
изучить влияние режима электролиза на свойства сплава цинк-никель (микротвердость, адгезию, коррозионную стойкость);
установить влияние коллоидного графита в составе гальванического осадка Zn~Ni-CK0JU, на физико-механические свойства покрытия.
Научная новизна работы.
Впсрьые представлены экспериментальные данные по электропроводности одно- и многокомпонентных водных растворов, электролитных суспензий с СКолл., используемых для электроосаждения сплава Zn-Ni и композиции Zn-Ni-CK0„„. В рамках теории Эйринга рассчитаны термодинамические характеристики вязкого течения (AG,,, АН,,), значения которых указывают на структурные изменения в водных растворах, содержахцих хлористые соли цинка и никеля. Получены новые данные по кинетике совместного осаждения цинка и никеля из хлористых электролитов, электроосаждения композиционного электрохимического покрытия (КЭП) Zn-Ni-Сколл.. Получены данные по влиянию режима электролиза на состав и свойства сплава цинк-никель, осажденного из хлористых растворов.
Практическая значимость результатов работы. Полученные данные по электропроводности водных растворов отдельных компонентов и электролита для электроосаждения сплава Zn-Ni представляют интерес как справочный материал. Разработаны технологические рекомендации по составу хлористого электролита, обеспечивающего при выбранном режиме электролиза (i=l,5-l,7 А/дм2, 18-20С) получение коррозионно-стойкого, равномерного, мелкозернистого цинк-никелевого покрытия с выходом по току 82-85%, обладающего хорошей адгезией. На защиту выносятся следующие основные положения:
-
Результаты исследования концентрационных и температурных зависимостей вязкости, плотности, электропроводности одно- двух-и более компонентных водных растворов ZnCl2, NiCl2, ZnCl2+ NiCl2, ZnCl2+ Сколл, ZnCl2+ NiCl2+ Скоял.
-
Кинетические закономерности электроосаждения сплава цинк-никель из хлористых электролитов во взаимосвязи с процессами в объёме раствора.
-
Кинетические закономерности электроосаждения КЭП цинк-никель-коллоидный графит из суспензий на основе хлористых электролитов.
4. Влияние плотности тока процесса электроосаждеиия на эксплуатационные свойства сплава цинк-никель (микротвердость, адгезию, коррозионную стойкость).
Апробация результатов работы.
Основные результаты работы докладывались на Международной конференции «Композит-2007» (Саратов, 2007), на IV Всероссийской научно-практической конференции: «Защитные и специальные покрытия, обработка поверхности в машиностроении и приборостроении» (Пенза, 2007 г.), 5-й Международной конференции «Покрытия и обработка поверхности» (Москва, 2008 г.), Всероссийской конференции «Электрохимия и экология» (Новочеркасск, 2008 г.), 1-й Международной научной конференции «Современные методы в теоретической и экспериментальной электрохимии» (Плес, Ивановская обл. 2008 г.); Всероссийской конференции молодых ученых «Актуальные проблемы электрохимической технологии» (Саратов, 2008 г.).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 7 работ, в том числе 1 статья в журнале, рекомендуемом ВАК РФ, 3 статьи в реферируемых сборниках научных трудов.
Структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырёх глав, выводов и списка использованной литературы из /5 наименований. Она изложена на но страницах, содержит г рисунков и 45 таблиц. \
