Электроосаждение никелевых покрытий с развитой поверхностью

Шнайдер Е.А., Останин Н.И., Останина Т.Н. УрФУ им. первого Президента России Б.Н. Ельцина, Екатеринбург

Никелевые электроды с высокой удельной поверхностью используются в различных электрохимических системах. Это позволяет существенно снизить перенапряжение катодной и анодной реакции. Для получения электродов с развитой поверхностью или пористой структурой применяют методы плазменного напыления сплавов, электроосаждение композиционных покрытий, соосаждение никеля и мелкодисперсного никелевого порошка и др.

В работе предложен метод получения никелевых электродов с развитой поверхностью, основанный на электроосаждении дендритного осадка никеля, прочно удерживающегося на никелевой подложке.

Электроосаждение никеля проводили в два этапа. На первом этапе стальные пластинки покрывали слоем никеля толщиной 20 мкм из сульфат-хлоридного электролита, содержащего (г/л): NiSO₄·7H₂O - 180; NiCl₂·6H₂O – 40; Na₂SO₄ – 70; H₃BO₃ – 30. Затем осаждали дендритный слой никеля из электролита следующего состава (г/л): NiSO₄·7H₂O – 34; NaCl – 130; NH₄Cl – 33. Прочное сцепление дендритов с подложкой получили при плотности тока примерно в два раза превышающей предельную диффузионную плотность тока.

Профилографическое исследование поверхности образцов с помощью профилографа Kosaka LabSurr-corder SE 300 показало, что  среднее арифметическое значение отклонения профиля R_a и высота неровностей профиля при плотностях тока, выше предельной, увеличиваются до определенных значений. Параметры  шероховатости поверхности возрастали также с ростом  времени осаждения дендритного слоя никеля. Наибольшие значения R_a и R_z получены на образцах, на которых дендритный слой никеля осаждали в течении 30 минут.

Изучения  структуры дендритных осадков на поверхности образцов выполнено с помощью металлографического метода. Для этого были изготовлены шлифы поперечного сечения образцов. Измерения, выполненные с помощью масштабной линейки на микрофотографиях шлифов поперечного сечения катодного осадка, показали, что длина дендритов составляет 30 – 60 мкм. Наличие дендритного слоя на поверхности катода значительно увеличивает истинную площадь его поверхности.

Рис. 1. Микрофотогафия поперечного сечения образца 

Потенциодинамическое исследование  на электрохимической рабочей станции Solartron 1280C в растворе с концентрацией гидроксида калия 6 моль/л показало, что перенапряжение выделения во­дорода на никелевом электроде с развитой поверхностью на 300−350 мВ меньше, чем на гладком электроде. Перенапряжение выделения кислорода при тех же плотностях тока на шероховатом никелевом покрытии  на 300−360 мВ меньше, чем на гладком никелевом электроде.