Гальванические покрытия

Одним из способов защиты от коррозии является нанесение по­верхностных гальванических покрытий. Электроосаждение имеет ряд преимуществ перед другими методами защиты, т.к. оно позво­ляет:

• регулировать толщину слоя;

• экономно расходовать цветные металлы;

• наносить покрытия из металлов, имеющих высокую темпера­
туру плавления, как то хром, никель, медь, серебро, платина.

Защитные электрохимические покрытия должны обладать:

• способностью изолировать изделие от агрессивной среды;

• собственной коррозионной стойкостью;

• заданными физико-механическими свойствами.

Все эти качества определяются условиями зарождения и роста кристаллов.

Получение осадков с высокими защитными свойствами возмож­но при введении в электролит различных добавок и поверхностно-активных веществ, которые часто имеют жесткие экологические нор­мативы. Поэтому совершенствование процессов электрохимических покрытий уже не может базироваться на поисках органических до­бавок, а требует детального физико-химического изучения законо­мерностей роста кристаллов. В последнее время появилось много научно-исследовательских и обзорных работ в этом направлении.

Было показано, что образование монослоя адсорбированных ато­мов следует рассматривать как первую стадию электроосаждения металлов. Она играет важную роль в определении характера после­дующего роста и свойств покрытий.

Многочисленные исследования показали, что для большинства систем монослои состоят из нейтральных атомов, имеют однород­ное распределение, и их адсорбция может быть описана изотермами Фрумкина и Темкина.

Анионы С1 , Вг , SО₄ влияют на образование монослоев, конкурируя с адсорбированными атомами и оказывая влияние на свойства поверхности.

Монослои металлов отличаются по своим физическим свойствам от массивного металла. Так, адсорбция серебра на платине снижает работу выхода электронов с 5,8 до 2,7 эВ. При толщине более трех монослоев работа выхода становится равной чистому металлу.

Активные центры играют важную роль в процессах электрокри­сталлизации, определяя число возникающих кристаллов.

Введение ряда поверхностно-активных веществ (ПАВ) влияет на число активных центров и процессы зарождения кристаллов. Элек­троосаждение металлов происходит, как правило, при высоких пере­напряжениях. Электроосажденные слои в присутствии ПАВ имеют размер кристаллов на несколько порядков меньше, чем при обычной кристаллизации, т.к. адсорбция примесей тормозит линейный рост кристаллов, а высокое перенапряжение способствует возникнове­нию большого числа кристаллов. В этом случае осадки получаются твердые, малопластичные, а иногда и хрупкие.

Адсорбция примесей вызывает нарушения в построении кри­сталлической решетки, которая содержит точечные (вакансии и при­меси), линейные (краевые и винтовые дислокации) и плоскостные дефекты. Высокая концентрация вакансий обуславливает резкое по­вышение скорости диффузионных процессов, количество дефектов в кристаллической решетке увеличивается. Дефекты кристаллической решетки оказывают существенное влияние на физические свойства образующихся осадков. В некоторых случаях на электроде возникает жидкоподобная структура — металлические стекла. Не имея границ зерен, они являются однородными метастабильными системами и часто обладают более высокой коррозионной стойкостью по сравне­нию с кристаллическими осадками такого же химического состава.

Вид покрытия, его толщина и назначение регулируются ГОСТ 9.303-84, и ГОСТ 9.306-85.

Защитные антикоррозионные покрытия могут быть анодными и катодными.

Металлические покрытия должны быть непроницаемыми для коррозионных агентов. Однако, если в металлическом покрытии есть дефекты в виде пор, царапин, вмятин, то характер коррозионного разрушения основного металла определяется электрохимическими характеристиками обоих металлов. По отношению к стали цинко­вое покрытие является анодным, а медное покрытие - катодным. Поэтому первоначально начинает разрушаться цинк.

А- (анод) - железный   Е0 (Fe/Fe2+) = - 0.44 B ( стандартный потенциал) 1) Fe0 -2e- = Fe2+	Раствор электролита (HCl, NaOH, O2 + 2H2O)   + 2OH- = Fe(OH)2 ↓ + 2Cl- = FeCl2     3)   Кислая среда: E(2H+/H2) = - 0.059 pH 2H+ + 2e- =H2 (водородная деполяризация)   Нейтральная среда: E(O2/4OH-) =1.23 - 0.059 pH O2 + 2H2O + 4e- = 4OH- ( кислородная деполяризация)
К+(катод) - медный   Е0 (Cu/Cu2+) = 0.34 B 2) n e- e-   e- e- e-

ТВЕРДАЯ ФАЗА ЖИДКАЯ ФАЗА

ГЕТЕРОГЕННАЯ СИСТЕМА