Циолковского Кафедра «Общая химия, физика и химия композиционных материалов» icon

Циолковского Кафедра «Общая химия, физика и химия композиционных материалов»



Смотрите также:
Авторские магистерские программы > "Химия...
Рабочая программа учебной дисциплины ф тпу 1 21...
Примерный учебный план Подготовки магистра по направлению подготовки 02300 «Химия...
Научные основы создания многослойных целлюлозных композиционных материалов для...
Образовательный стандарт высшего профессионального образования по направлению подготовки 020300...
Образовательный стандарт высшего профессионального образования по направлению подготовки 020300...
Рабочая программа дисциплины (модуля) «Уравнения математической физики»...
Программа дисциплины дпп. Ф. 12 Химия окружающей среды цели и задачи дисциплины...
Рабочая программа дисциплины (модуля) «Линейная алгебра и аналитическая геометрия»...
Образовательная программа 240100 «Химическая технология и биотехнология» Дисциплина Общая...
Программа вступительного испытания в магистратуру по направлению «Химия»...
Аннотация к рабочей программе дисциплины «Органическая химия»...



страницы:   1   2   3   4   5   6   7
скачать
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ


«МАТИ» РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. К.Э. Циолковского


Кафедра «Общая химия, физика и химия композиционных материалов»


Рецензент______________ Зав. кафедрой____________

«___»_____________2003г. «___»_____________2003г.


Дипломный проект


Тема: Разработка технологического процесса нанесения никель фосфорных покрытий на изделия из титана.


ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА


Дипломник ________________ (Пугачев А. М.)

Руководитель _______________ (Сотников В. С.)

Консультант _________________ (Резниченко Г. М.)

Консультант по организации и

экономике производства ____________ (Лаврентьев Г. А.)

Консультант по экологии

и безопасности производства ___________ (Кукин П. П.)


Москва 2003г.

Приложение 2.

МАТИ – Российский Кафедра: Общая химия, физика и химия

Государственный композиционных материалов.

Технологический УТВЕРЖДАЮ

Университет Зав. кафедрой_______________________

им. К. Э. Циолковского подпись

_________________________

УЧЕБНЫЙ ОТДЕЛ “….” …………… 200...г


ЗАДАНИЕ

на выпускную квалификационную работу


Студент ____________________________________________________________________________________

Специальность________________ Группа_______________

1. Тема работы_______________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________

Утверждена приказом по институту от _________№____________


2. Исходные данные к работе (в том числе указать, проектную и технологическую документацию и основную литературу) ________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


3. Перечень подлежащих разработке вопросов:

3.1. В специальной части работы:


____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


3.2. В организационно-экономической части работы:


________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


Консультант ___________________ “…….” ………………… 200…г. _______________________

подпись дата Фамилия И.О.


3.3. По экологии и безопасности________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


Консультант ___________________ “…….” ………………… 200…г. _______________________

подпись дата Фамилия И.О.


4. Перечень иллюстративного материала ________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________


5. Срок сдачи студентом законченной работы руководителю _______________________________________


Дата выдачи задания “……”…………………200…г.


Руководитель ________________

Подпись


Подпись студента _____________


ПРИМЕЧАНИЕ: 1. Это задание прилагается к законченной работе и вместе с ней представляется ГАК.

2. Студент должен согласовать с руководителем график выполнения работы с указанием сроков выполнения работы и трудоемкости отдельных ее этапов.


ОТЗЫВ

о дипломном проекте Пугачева А. М.


Пугачев А. М. с 01.09.2002г. по 31.01.2003 занимался литературной и экспериментальной работой по сбору материала для дипломной проекта «Разработка технологического процесса нанесения никель – фосфорных покрытий на изделия из титана».

За это время Пугачев А. М. провел исключительно большую самостоятельность, глубокий интерес к теоретической части работы и практической – участвовал в технологическом процессе нанесения Ni – P покрытия на радиодетали на заводе «Старт».

Особо отмечаю его вежливость, корректность и уважение в отношении с преподавателями и студентами.

Считаю, что Пугачев А. М. мог бы успешно продолжить учебу в аспирантуре нашего университета.

Содержание и оформление работы заслуживает высокой оценки.


_____________________ Сотников В. С.


РЕЦЕНЗИЯ на дипломный проект Пугачева А. М. на тему:

«Разработка технологического процесса нанесения никель фосфорных покрытий на изделия из титана»


Проект посвящен разработке нанесения никель фосфорных покрытий на изделия из титана.

Проведенная автором работа является актуальной и представляет определенный практический интерес в части выбранного метода нанесения и материала с учетом экономической целесообразности и санитарно – гигиенических требований. Большое внимание в работе уделено анализу факторов, определяющих качество покрытия, свойств покрытия и режимов на всех технологических стадиях.

Выбор технологических режимов и оборудования убедительно обоснован литературной информацией. Рассмотренный технологический процесс производства покрытий может быть рекомендован для использования.

Рассматриваемая дипломная работа оставляет хорошее впечатление не только актуальностью проблемы, но и умением автора правильного выбора технических решений. Диплом написан хорошим инженерным языком и хорошо иллюстрирован.

В целлон работа Пугачева А. М. отвечает всем требованиям, предъявляемым к дипломным проектам, а его автор заслуживает оценки «отлично» и присвоения ему квалификации инженера – технолога.


Кандидат технических наук _________________________ Данилов А. Н.


Содержание.


Введение

  1. Материаловедческо-технологическая часть

    1. Изделия и требования к ним

    2. Выбор металлического покрытия

      1. Методы защиты металлов от коррозии

      2. Выбор типа покрытия

        1. Хромовые покрытия

        2. Цинковые покрытия

        3. Никелевые покрытия

      3. Методы нанесения никель - фосфорных покрытий

        1. Гальванический

        2. Химический

        3. Влияние различных факторов на процесс нанесения покрытий

      4. Структура и свойства

        1. Структура покрытий

        2. Антикоррозионные свойства

        3. Антифрикционные свойства

        4. Износостойкость

        5. Микротвердость

    3. Разработка технологического процесса нанесения Ni – P – покрытий на нижнюю обойму центрального редуктора.

      1. Контроль изделий.

      2. Подготовка рабочих поверхностей

      3. Монтаж и изоляция поверхностей

      4. Химическое никелирование

      5. Промывка

      6. Термообработка

      7. Удаление недоброкачественного покрытия

  2. Экономическая часть

    1. Расчет смет затрат на разработку ТП и изготовление средств технического оснащения для химического никелирования изделий из титана

    2. Себестоимость никелированных изделий из титана

    3. Анализ эффективности и затрат

3.1. Безопасность производства

3.2. Устойчивость производства в чрезвычайных ситуациях

3.3. Промышленная экология

Заключение

Список литературы



2

4

4

5

5

7

7

9

9

12

12

14

20


32

32

41

44

45

47


49

51

53

62

63

65

69

70

73


73

85

93

97

98


106

108

112

116



Введение.


С развитием науки и технологии появляются все новые материалы и покрытия способные защитить изделие от воздействий окружающей среды и продлить срок его службы. Один из вариантов защиты изделий это нанесение никель фосфорных покрытий.

Целью дипломной работы является: на основании анализа литературных данных выбор наиболее устойчивого материала защитного покрытия, метода его нанесения и разработка технологического процесса нанесения этого покрытия на изделия из титана.

Данная работа состоит из трех частей. Первая часть материаловедческо – технологическая она состоит из трех разделов. В первом разделе дано описание изделия и требования к нему. Во втором разделе рассмотрены методы защиты металлов от коррозии. Выбирается тип металлического покрытия используемого для защиты изделий из титана. Описаны хромовые, цинковые, никелевые покрытия. Рассмотрены методы нанесения никель – фосфорных покрытий, факторы влияющие на процесс нанесения и качество получаемых покрытий. Подробно описаны структура и свойства никель – фосфорных покрытий такие как: антикоррозионные и антифрикционные свойства, износостойкость и микротвердость. В третьем разделе разработан технологический процесс нанесения никель – фосфорных покрытий на изделия из титана начиная от подготовки подложки до выхода изделия покрытого пленкой никель – фосфор. Подробно описываются все стадии технологического процесса: контроль изделий, подготовка рабочих поверхностей, монтаж, химическое никелирование, промывка, термообработка, удаление недоброкачественного покрытия.

Во второй части дипломной работы рассмотрены экономические показатели нанесения никель – фосфорных покрытий на изделия из титана. Приведен расчет смет затрат на разработку технологического процесса и изготовление средств технического оснащения. Рассчитана себестоимость никелированных изделий из титана и проведен анализ эффективности ТП и затрат на него.

В третей части рассмотрены экология и безопасность разработанного технологического процесса. Проведен комплексный анализ условий труда и безопасности производства. Разработаны меры защиты от выявленных опасных и вредных производственных факторов. В подразделе промышленная экология выявлены производственные факторы, оказывающие влияние на окружающую среду и разработаны природоохранные мероприятия.


1. Материаловедческо-технологическая часть.

1.1. Изделия и требования к ним.


В настоящее время ВИАМ разработаны рекомендации, касающиеся основных видов и изготовления изделий из титановых сплавов, применяемых в авиационной промышленности. А также нанесение покрытий с целью повышения физико-механических характеристик.

В основных узлах авиадвигателя — редукторы, коробки передач и т.д., благодаря своим прочностным и антикоррозионным свойствам используются изделия из титана.

Данное изделие — нижняя обойма центрального редуктора работает для удержания вала конической передачи. В изделие вставляется подшипник и подключается телескопическая защита вала передач. Детали изготовляют из полуфабрикатов, прошедших полный отжиг. Покрываемые поверхности — посадочное место подшипника и телескопической защиты, должны быть защищены от задиров, иметь низкий коэффициент трения и обладать большой твердостью.


Требования к покрытию:

Диапазон температур

-50 — +50 ºС

Коэффициент трения

0,1- 0,3

Твердость

700 — 900 Нv



На прочность сцепления покрытия с поверхностью детали из титановых сплавов большое влияние оказывают режимы предварительной механической обработки поверхности и химического травления. Нарушение режимов механической обработки, может приводить к появлению прижогов, местному изменению химического и фазового состава титановых сплавов и, как следствие этого, к ухудшению прочности сцепления покрытия с основой.

Шероховатость поверхности детали после механической обработки перед гидропескоструйной очисткой должна быть не менее 1,25.

Острые кромки должны быть скруглены с максимально возможным радиусом, но не менее 0,2 мм.

На поверхности деталей, подлежащих нанесению покрытия, не допускаются забоины, глубокие риски, царапины и другие дефекты.


1.2. Выбор металлического покрытия.

1.2.1. Методы защиты металлов от коррозии.


Коррозию металлов можно затормозить изменением потенциала метала, пассивацией металла, снижением концентрации окислителя, изоляцией поверхности металла от окислителей, изменением состава металла.

Все методы защиты условно делятся на следующие группы:

^ Легирование металлов

Это эффективный метод повышения коррозионной стойкости сталей за счет введения в их состав стойких к коррозии металлов (Хром, Титан, Никель, Вольфрам и др.).

^ Металлические покрытия

Для нанесения этих покрытий применяются различные способы: электрохимический (гальванопокрытия); погружение в расплав; металлизация; термодиффузионный и химический. Материалами для покрытий могут быть Zn, Cd, Al, Ni, Cu, Cr и сплавы: бронза, латунь.

Из перечисленных покрытий наиболее широко применяются никелевые и хромовые, как покрытия обеспечивающие исключительно высокую стойкость против коррозии, эрозии и абразивного износа. Эти покрытия обладают высокими декоративными свойствами.

В данной работе рассматриваются результаты теоретических и экспериментальных исследований по нанесению никелевых покрытий химическим методом. Для сравнения кратко рассмотрено нанесение покрытий электролитическим методом.

^ Неметаллические покрытия

Покрытия могут быть неорганическими и органическими. Защитное действие покрытий сводится в основном к изоляции металла от окружающей среды. Для этих целей применяют неорганические эмали, оксиды металлов, соединения хрома, фосфора и др.

К органическим относятся лакокрасочные покрытия, покрытия смолами, пластмассами, полимерной пленкой, резиной.

Протекторный

Этот метод защиты основан на торможении анодных или катодных реакций коррозионного процесса. Защита осуществляется присоединением к защищаемой конструкции металла с более отрицательным значением электродного потенциала — протектора, а также катодной (катодная защита) или анодной (анодная защита) поляризацией за счет приложенного тока.

При протекторной защите к изделию присоединяют металл или сплав, потенциал которого значительно отрицательнее потенциала металла изделия. Также металлы или сплавы называются протекторами. В качестве материала протекторов используют сплавы алюминия, магния, цинка.

В коррозионной среде, например в морской воде, металл протектора (анод) растворяется





а на защищаемом катоде выделяется водород





1.2.2. Выбор типа покрытия.

1.2.2.1. Хромовые покрытия.


Хром - является неблагородным металлом, он защищен тонкой, стабильной, плотно прилегающей, с хорошей адгезией, тугоплавкой самоуплотняющейся пленкой окисла. Защищенный такой окисной пленкой, металл имеет высокую стойкость в условиях окислительной атмосферы при высокой температуре и экспозиции в атмосферных условиях большинства природных сред. В отличие от серебра и меди это покрытие не тускнеет при действии серо водорода, не темнеет подобно никелю в атмосфере, содержащей сернистый газ.

Наибольшее значение для нанесения хромовых покрытий имеют методы электроосаждения, диффузионного хромирования и осаждения из паров. Электроосажденные покрытия — одни из самых распространенных хромовых покрытий. Другие два метода используются в ограниченных масштабах, и только в условиях высоких температур. Хотя получаемое покрытие менее пористо, по сравнению с электроосажденным.

Хромовое покрытие толщиной 0,5 мкм или меньше всегда пористое. Увеличение толщины выше этого значения, когда процесс нанесения покрытия проводится при обычных условиях, приводит к растрескиванию покрытия, что может быть обнаружено при исследовании под микроскопом при увеличении 350. Кохен [5] считает, что трещины заполняются прозрачной пленкой, вероятно, гидратированной окисью хрома, которая дегидрируется при нагревании до соединения .

Обычно экономически невыгодно и технически не всегда возможно использовать хром в виде полуфабрикатов из основного металла, однако благодаря высокому сопротивлению хрома коррозии его можно использовать в качестве тонких покрытий на металле с меньшей коррозионной стойкостью. Высокая отражательная способность, приятный голубовато-белый цвет и стойкость к окислению и потускнению являются основными предпосылками ею применения для декоративных целей в виде тонкого покрытия на более дешевых и менее стойких металлах.

К тому же высокая твердость металла, его низкий коэффициент трения и отсутствие налипания в сочетании с его коррозионной стойкостью делают хром особенно ценным покрытием, где сопротивление износу и абразивному износу являются важными факторами. Толстые покрытия, применяемые для этой цели, называются обычно твердыми покрытиями в отличие от тонких декоративных покрытий, но имеют больше пор и несплошностей.


1.2.2.2. Цинковые покрытия.


Установлено, что приблизительно 40% мировой продукции цинка идет для оцинковки железа и стали методом погружения в горячий расплав и это указывает на широкое применение цинка для защитных покрытий. Преимущества цинка в этом отношении, может быть, в первую очередь связано с легкостью его нанесения, низкой стоимостью и высоким коррозионным сопротивлением.

Полученное этим методом покрытие неоднородно по составу, однако слои, состоящие из сплавов системы цинк - железо, по мере приближения к поверхности все более обогащаются цинком, так что фактически поверхностные слои состоят из более или менее чистого цинка. Так как при формировании пленки на границе раздела происходит образование сплавов, то между покрытием и сталью возникает прочная связь. Слои, образованные из сплавов на основе системы цинк — железо, являются более твердыми, чем малоуглеродистая сталь.

Пластичность, особенно, важна для оцинкованных листов, при последующей операции гибки, но не для закрепления подшипников и работе в узлах трения.


1.2.2.3. Никелевые покрытия.


Никелевые покрытия применяют уже давно на железе, титане и других металлах для того, чтобы обеспечить такие свойства поверхности, как стойкость против коррозии, эрозии и абразивного износа. Наибольшая часть никеля используется в качестве декоративного покрытия толщиной 5—40 мкм, обычно с хромовым покрытием сверху толщиной около 0,5 мкм для того, чтобы придать изделию блестящий вид. Около З % всего никеля используется для покрытий технического применения, где покрытия относительно толстые и неблестящие. Такие покрытия применяют для новых деталей и для обновления старых.

Наибольшую часть никеля наносят электролитическим методом (гальваническим) в растворах. В противоположность электроосажденному никелю методом химического восстановления никеля осаждается без применения электрического тока от внешнего источника. Металл образуется путем восстановления ионов никеля из раствора, при действии на них определенных реагентов.

Термообработка, например, при 600°С в течение 2 ч улучшает сопротивление коррозии покрытия никель - бор или никель - фосфор, особенно в кислой среде. Это, по-видимому, происходит из-за образования слоев сплавов системы никель железо.

Пластичность никеля, осажденного путем восстановления, является низкой, однако хрупкость осадка, содержащего менее 2% Р, может быть понижена нагревом приблизительно до 750°С в течение нескольких часов с последующим медленным охлаждением.

Твердость этого покрытия является более высокой после нагревов при средних температурах; окончательное значение твердости зависит от уровня температуры и времени нагрева. Значения твердости покрытия никель— фосфор показывают, что твердость может превышать HV 1000 при соответствующей термообработке. На покрытии типа никель — бор при той же термообработке может быть получено значение твердости до HV 1200.

Коррозионная стойкость объясняется теорией о пассивации и образованию на поверхности окислов со стехеометрическими составами. Поэтому коррозионная стойкость очень высока, особенно в атмосферных условиях.

Сопротивление абразивному износу никелевых покрытий, полученных методом восстановления и имеющих твердость до HV 600, было оценено путем испытаний на абразивный износ и найдено близким к износу электролитического никелевого покрытия. Однако никелевое покрытие, полученное восстановлением, неудобно для применения там, где две поверхности этого покрытия твердостью выше HV 200 трутся между собой без смазки.

Главное преимущество данного метода состоит в том, что осаждение идет при почти постоянной скорости по всей сложной форме поверхности детали. Таким образом, этот метод осаждения никеля может быть применен для покрытия внутренних поверхностей труб, вентилей, контейнеров и других деталей, имеющих углубления на поверхности, где электроосаждение никелевое покрытие будет наноситься с трудом и стоить дорого. Покрытия, полученные без наложения электрического тока, также имеют преимущество по коррозиионной стойкости и механическим свойствам перед электроосажденными никелевыми покрытиями.

Обоснование выбора:

- твердость по отношению к другим металлам

- нанесение на детали сложной формы

- стойкость к износу (приближена к хрому)

- коррозионная стойкость

- относительная легкость технического процесса

- экономически выгодно


1.2.3. Методы нанесения никель - фосфорных покрытий.

1.2.3.1. Гальванический.


Наибольшую часть никеля наносят электролитическим методом (гальваническим) в растворах, основанных на смеси сульфата никеля, хлорида никеля и борной кислоты.

Типичный состав (г/л) и условия процесса следующие:

Сернокислый никель ……………………..

Сернокислый натрий ……………………..

Сернокислый магний …………………….

Борная кислота ……………………………

Хлористый натрий ………………………..

200

30

20

15

3

Температура °С……………………………

рН ………………………………………….

Dkв а/дм2 …………………………………..

Скорость осаждения мкм/час

20 – 22

5 – 5,5

3 – 7

40 – 90



Металлическую подложку после обезжиривания и тщательной промывки помещают во влажном состоянии в гальваническую ванну. Основные металлы, на которые обычно наносят гальванические покрытия, должны иметь непосредственный контакт с электролитом и по этому слабое коррозионное воздействие промывочной воды, предотвращающее образование существенной окисной пленки, играет важную роль. Правильный баланс коррозионных процессов на начальных стадиях электроосаждения — важнейшее условие получения качественных покрытий. Это обстоятельство определяют строгие требования к составу гальванических ванн, используемых для каждой конкретной подложки.

Покрываемая деталь в гальванической ванне является катодом. Она погружается будучи уже включенной в цепь, которая замыкается при касании электролита (погружение под напряжением). В этом случае уменьшается вероятность коррозии подложки в электролите до осаждения на ее поверхности покрытия. Основным катодным процессом обычно является восстановление ионов металла из раствора до металлического состояния с образованием прочно сцепленного с подложкой компактного покрытия.

Восстанавливаемыми ионами могут быть гидратированные катионы, например:

(1)


С одной стороны, электрическое поле обусловливает миграцию катионов, к катоду. С другой стороны, электрическое поле препятствует миграции к катоду анионов и их нахождение вблизи катода обусловлено исключительно диффузионным процессом. Восстановление ионов металла редко является единственным катодным процессом, так как одновременно восстанавливаются также вода и другие вещества, растворенные в гальванической ванне. Многие вещества специально добавляются в ванну для участия в катодном процессе с целью изменения природы покрытия.

Ток входит через границу анод — электролит. Анод обычно изготавливают из того же металла, что и покрытие, осаждаемое на катоде.

При обычной плотности тока в растворе 96—98% плотности катодного тока идет на осаждение никеля, остальная часть — на разряд водородных ионов. Борная кислота в растворе работает как буфер и улучшает внешний вид и качество покрытия. Хотя фосфаты и ацетаты исполъзуются, борная кислота является лучшим буфером для растворов никелевых ванн.

Для получения декоративных покрытий в растворы гальванических ванн добавляют органические реагенты, называемые блескообразователями.


Преимущество этого метода:

- раствор относительно прост

- состав раствора легко контролируется и поддерживается чистым

- получаемые пленки никеля воспроизводимы по качеству и отвечают высокими защитными свойствами.


1.2.3.2. Химический.


В противоположность электроосаждаемому никелю этим методом никель осаждается без применения электрического тока от внешнего источника. Металл образуется путем восстановления ионов никеля из раствора при действии на них определенных реагентов.

Реакция восстановления, по существу, контролируется обычными кинетическими параметрами, такими как концентрация реагирующих веществ, температура, скорость перемешивания, эффективность катализатора и т. д. Если реакция протекает сильно, например, в случае использования такого эффективного восстановителя, как гидразин, то бесполезное выпадение осадка может иметь место во всем объеме электролита. В результате происходит осаждение на всех металлических и неметаллических поверхностях, на которых имеются подходящие центры зародышеобразования. Для того чтобы ограничить скорость осаждения и улучшить адгезию, поверхность после ее очистки подвергают предварительной сенсибилизации. Обычно используются сенсибилизаторы на основе солей благородных металлов [2].

При надлежащем контроле процесса осаждения нет никаких ограничений толщины покрытия, которую можно получить этим методом, но в простых электролитах получить приемлемую толщину покрытия удается редко. Используется несколько видов добавок.

Осаждение можно проводить с высокой скоростью, например 0,025 мм/мин, но умеренные скорости позволяют избежать плохой адгезии и выпадания электролита в осадок. Фактическое управление процессом может быть несложным, но раствор требует регулярного пополнения солями и фильтрации.

При химическом никелировании в качестве восстановителя наиболее широко используют гипофосфиты. В этом случае реакция выглядит следующим образом:


(2)


Наиболее важными параметрами осаждения являются температура и рН раствора. Повышение температуры увеличивает скорость осаждения. Электролит может быть щелочным или кислым, но последний более предпочтителен.

Согласно современным представлениям, суммарный процесс химического никелирования включает в себя, по крайней мере три реакции:











Механизм процесса химического никелирования очень сложен. Согласно последним исследованиям [2], механизм реакции при химическом никелирования носит следующий характер.

Первой стадией процесса является реакция взаимодействия гипофосфита с водой. Эта реакция, протекающая на каталитической поверхности, заключается в замене водорода из связи Р — Н в молекуле гипофосфита на группу — ОН из воды. Реакция, описывающая это взаимодействие, выражается уравнением


(3)


Образующиеся при реакции электрон и адсорбированньий атом водорода в условиях кислой и слабощелочной среды взаимодействуют с ионом водорода по реакции





Суммарная реакция взаимодействия гипофосфита с водой соответствует уравнению


(4)


В условиях щелочной среды (рН> 9) образующиеся при окислении гипофосфита в фосфит электрон и атом водорода из связи Р — Н, взаимодействует с водой, приводят к молизации по типу электрохимической десорбции:


(5)


Учитывая, что вторая константа диссоциации иона фосфита достаточно велика, можно полагать, что молизация водорода непосредственно связана с диссоциацией этого иона. В этом случае реакция химической десорбции может быть представлена уравнением


(6)


Из уравнения (3) наглядно видно, что процесс окисления гипофосфита водой приводит к снижению рН раствора. Снижение рН раствора может оказаться и результатом непосредственной нейтрализации иона ионом .

При наличии в растворе ионов никеля электроны, образующиеся по реакции (3), восстанавливают их до металла:





Суммарную реакцию восстановления ионов никеля гипофосфитом можно представить в виде следующих уравнений:


(7)


(8)


При протекании реакций (7) и (8) могут также идти реакции (4) — (6), которые приводят к снижению коэффициента использования гипофосфита.

Одновременно с восстановлением никеля протекает реакция восстановления гипофосфита до элементарного фосфора. Реакция, приводящая к образованию фосфора, связана с разрывом связей Р— Н, Р—О и Р—ОН в молекуле гипофосфита. Протекание указанной реакции может быть представлено следующим уравнением:


(9)


Суммарная реакция, включая и реакцию взаимодействия гипофосфита с водой, поставляющую электроны, выразится уравнением


(10)


В соответствии с уравнением (9) экспериментально определяется установленная зависимость содержания фосфора в покрытиях от рН раствора, а именно: увеличение количества фосфора в осадке с уменьшением величины рН.

Процесс образования Ni—Р покрытий начинается самопроизвольно только на некоторых каталитически активных металлах, К их числу относятся никель, железо, кобальт, палладий и алюминий. Однако никелевое покрытие можно нанести и на другие металлы посредством дополнительной обработки поверхности.

Никель может быть осажден также восстановлением при помощи боранатов, таких как боранат натрия или N – диэтилборазан . Основная реакция протекает по следую щей схеме:


(11)


Ванна с раствором бораната натрия работает при рН=14 и температуре 90—95°С. Скорость осаждения составляет 10— 30 мкм/ч. Для протекания этой реакции требуется металлический катализатор.

Химическое восстановление в настоящее время широко используют для осаждения никеля в качестве первой стадии электроосаждения на пластинки, особенно такие, как акрилонитрил—бутадиен—стирол, и в меньшей степени полипропилен. Пластик сначала травят в сильной смеси хромовой и серной кислот, сенсибилизируют в растворе двухлористого олова, а затем активируют в палладиевой или серебряной ванне. После этого пластик готов к химическому никелированию.

За осаждением никеля химическим методом следует стадия электроосаждешя необходимого покрытия, чаще всего меди плюс никель и сверху хром.

При осаждении никеля путем восстановления без наложения ЭДС для технических целей используют соединения бора как восстановителя. Покрытия никель — бор имеют в основном такие же механические, физические и химические свойства, как покрытия никель — фосфор и поэтому последующие обсуждения свойств покрытий рассматриваются на примере покрытия типа никель — фосфор.

1.2.3.3. Влияние различных факторов на процесс нанесения покрытий.





оставить комментарий
страница1/7
Дата09.04.2012
Размер1,59 Mb.
ТипПояснительная записка, Образовательные материалы
Добавить документ в свой блог или на сайт

страницы:   1   2   3   4   5   6   7
Ваша оценка этого документа будет первой.
Ваша оценка:
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rudocs.exdat.com

Загрузка...
База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2017
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Анализ
Справочники
Сценарии
Рефераты
Курсовые работы
Авторефераты
Программы
Методички
Документы
Понятия

опубликовать
Документы

наверх