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 температуру 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.

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. При этом он защищает от разрушения железо или сталь тем дольше, чем больше толщина покрытия, т.е. является протектором (рис. 9.2, а). Медь является катодным покрытием по отношению к железу, т.к. имеет потенциал более положительный. Поэтому разрушению будет подвергаться железо и тем в большей степени, чем выше пористость медного покрытия (рис. 9.2, б).