Электроосаждение покрытий никель-кобальт и никель-железо из комплексных электролитов

Ивановский государственный химико-технологический университет, Иваново

Вследствие высокой катодной поляризации и незначительного перенапряжения водорода процессы электролитического осаждения никеля и других металлов подгруппы железа весьма чувствительны даже к небольшим изменениям кислотности. Чтобы предупредить резкие колебания концентрации ионов водорода, в соответствующие электролиты обычно вводят соединения, образующие буферные системы (ацетат натрия, борную кислоту и т.п.). Низкая растворимость гидроксидов металлов подгруппы железа существенно ограничивает область допустимых значений рН электроосаждения и вынуждает использовать кислые электролиты, обладающие низкой рассеивающей способностью и выходом по току. Перспективным способом увеличения рабочего интервала рН может служить введение в электролит солей ди- и трикарбоновых кислот, способных образовывать с ионами d-металлов устойчивые растворимые комплексы, препятствующие выпадению соответствующих гидроксидов.

В настоящей работе исследованы процессы электролитического осаждения кобальта, никеля, железа и их сплавов из сульфатных, оксалатных, сукцинатных и цитратных электролитов.

С целью определения оптимальных концентрационных условий электроосаждения сплавов Ni–Co и Ni–Fe выполнено моделирование протолитических и координационных равновесий в исследуемых электролитах, и выбраны соотношения исходных компонентов, обеспечивающие стабильность рабочих электролитов в широких областях значений рН. При экспериментальном исследовании процессов электроосаждения сплавов кобальт–никель начальная концентрация NiSO₄^.7H₂O варьировалась от 10 до 280 г/л, CoSO₄^.7H₂O – от 0 до 135 г/л, FeSO₄^.7H₂O – от 0 до 20 г/л, (NH₄)₂C₂O₄^.H₂O – от 0 до 200 г/л, C₂H₄(COOH)₂ – от 0 до 40 г/л, C₆H₅O₇Na₃×5.5H₂O – от 0 до 10 г/л, CH₃COONa×3H₂O – от 0 до 10 г/л, B(OH)₃ – от 0 до 40 г/л, MgSO₄×5H₂O – от 0 до 25 г/л, (NH₄)₂SO₄ – от 0 до 1.5 г/л, CoCl₂×6H₂O – от  0 до 30 г/л, NiCl₂×6H₂O – от  0 до 50 г/л, KCl – от 0 до 10 г/л, NaCl – от 0 до 20 г/л. Покрытия осаждали при плотности тока от 1 до 10 А/дм². Диапазон температуры составлял от 20 до 60°С. Установка для поляризационных исследований включала импульсный потенциостат ПИ-50-1 с программатором ПР-8. Исследования проводили в потенциостатическом режиме.

Электроосаждение протекает с большой катодной поляризацией, способствующей получению качественных мелкокристаллических покрытий сплавами. Введение в состав электролита комплексообразующих соединений, в частности оксалата аммония, янтарной кислоты и цитрата натрия, значительно повышает равномерность осаждаемых сплавов никель-кобальт, никель-железо и позволяет получить покрытия с лучшими декоративными и механическими свойствами, чем при использовании простых сульфатных электролитов.

Работа выполнена в рамках НИИ ТиК ИГХТУ в соответствии с государственным заданием Министерства образования и науки РФ.