Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время в промышленности широко применяются электрохимические покрытия металлами и сплавами. Однако большинство применяемых электролитов имеют один большой недостаток - в их состав помимо токсичных катионов металла входят и не менее токсичные анионы кислот и лигандов.
В связи с этим наибольший интерес представляют работы, направленные на уменьшение токсичности электролитов, не теряя при этом физико-механических свойств покрытий. Лактатные электролиты висмутирования, оловянирования и лактатныи электролит для осаждения сплава олово-цинк позволяют решить данную проблему, так как в их состав входит молочная кислота, которая выступает в роли лиганда или ПАВ и является нетоксичной и может быть легко разрушена на стадии очистки сточных вод.
Поэтому исследование лактатных электролитов для получения покрытий висмутом, оловом и сплавом олово-цинк и изучение физико-механических свойств покрытий являются актуальными задачами в связи с тем, что данные электролиты и получаемые из них покрытия ранее не изучались.
Цель работы: разработать и исследовать электролиты для осаждения висмута, олова и сплава олово-цинк; изучить физико-механические свойства покрытий сплавом олово-цинк.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
-
Разработать составы лактатных электролитов для электроосаждения высококачественных покрытий висмутом, оловом и сплавом олово-цинк;
-
Определить условия (плотность тока, рН, температуру и др.) получения качественных покрытий висмутом, оловом и сплавом олово-цинк;
-
Исследовать кинетические закономерности процесса электроосаждения висмута, олова и сплава олово-цинк из кислых лактатных электролитов;
-
Изучить некоторые физико-химические и механические свойства покрытий оловом, цинком и сплавом олово-цинк.
Научная новизна работы:
-
Впервые установлено влияние состава электролита и режима электролиза на выход по току и качество покрытий висмутом, оловом и сплавом олово-цинк, осажденных из кислых лактатных электролитов;
-
Установлено, что анодное растворение висмута происходит с выходом по току более 100 %, что связано как с химическим растворением висмутового анода, так и переходом в раствор ионов металла со степенью окисления +1 и +2;
-
Впервые исследованы кинетические закономерности электроосаждения висмута, олова и сплава олово-цинк из кислых лактатных электролитов;
-
Установлено, что покрытие сплавом олово-цинк обладает хорошей паяемостью, высокими антикоррозионными свойствами, низкой микротвердостью и внутренним напряжением, достаточно высокой износостойкостью, высокими антифрикционными свойствами и низким переходным электрическим сопротивлением.
Практическая значимость работы:
-
Разработаны стабильные малотоксичные (лактатные) электролиты, позволяющие получать качественные покрытия висмутом и оловом, с высоким выходом по току;
-
Разработан кислый лактатный электролит для получения покрытий сплавом олово-цинк с улучшенными физическими и механическими свойствами;
-
На основе определенных физико-механических свойств и коррозионных свойств осажденных покрытий сплавом олово-цинк определена область его применения;
-
Способ нанесения гальванических покрытий оловом защищен патентом РФ;
-
Лактатный электролит осаждения сплава олово-цинк прошел промышленное испытание в Пензенском ФГУП ПО «Электроприбор» на гальванической линии фирмы «Ludy» (Германия) и рекомендован к внедрению в производство.
На защиту выносятся следующие положения:
-
Результаты исследований влияния составов электролитов и режима электролиза на процесс электроосаждения висмута из кислого лактатного электролита;
-
Результаты исследований влияния составов электролитов и режима электролиза на процесс электроосаждения олова из кислого лактатного электролита;
-
Результаты исследований влияния состава электролита и режима электролиза на процесс электроосаждения сплава олово-цинк из кислого лактатного электролита;
-
Экспериментальные данные по изучению кинетических закономерностей электроосаждения висмута, олова и сплава олово-цинк;
-
Результаты исследований физико-химических и механических свойств покрытий оловом, цинком и сплавом олово-цинк.
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на 5 международных и всероссийских конференциях: «Покрытие и обработка поверхности» - 2-я и 4-я международные конференции, Москва, 2005 и 2007 гг.; «Защитные покрытия в машиностроении и приборостроении» - II Всероссийская научно-практическая конференция, Пенза, 2005 г.; «Методы создания, исследования материалов, приборов и экономические аспекты микроэлектроники» - Всероссийская научно-техническая конференция, Пенза, 2006 г.; «Материалы и технология XXI века» - VI Международная конференция, Пенза, 2008 г.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 печатных работ, в том числе три статьи в изданиях, рекомендованных ВАК, и имеется положительное решение на выдачу патента РФ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 6 глав, общих выводов, списка литературы (122 наименования). Материал диссертации изложен на ПО страницах машинописного текста, включает рисунков - 51 и таблиц - 4.
