Гальванические покрытия Справочник Ю.Д.Гамбург 2006-600 (1074331), страница 41
Текст из файла (страница 41)
Более сильное механическое сдавливание приводит к нарушению оплошности пленки, и измеряемая величина уменьшается. Данные о величинах переходного сопротивления в контактах из различных материалов приведены в табл. 4.10. 4.3.4. Измерения переходного сопротивления г 1 це желательно менять место контакта. риспособлений для измерений Я„приве- Для измерений Я„используют сравнительно несложные приспособления, позволяющие, однако, достичь довольно хорошей точности. Наиболее воспроизводимые результаты получаются при использовании метода двух скрещенных цилиндров (проволок) диаметром 1 мм, из которых один является эталонным.
Для учета сопротивления подводящих проводов н самих проволок в контрольном опыте проволоки спаивают в точке контакта и измеренную в этом случае величину вычитают из результатов других измерений. Очень важным является обеспечить плавность подачи механической нагрузки на контакт, а также отсутствие тока в момент контакта во избежание возникновения искры, портящей место контакзв или сваривающей образцы. При повторных измерениях на том же образ Несколько вариантов п дены на рис. 4.14.
Рис.4.14. Приспособления для измерений пе- реходного сопротивления контактов: 1 — об- разец, г — эталонный элемент контакта, 3— механическая нагрузка, 4- клеммы. 4.4. Особенности свойств электролитически осажденных сплавов Благодаря особенностям строения электролитических сплавов их свойства отличаются как от свойств соответствующих металлургических сплавов, так и от свойств покрытий из индивидуальных металлов. Введение легирующих примесей позволяет изменить физико-химические свойства осадков в нужном направлении. Имеются, однако, 4хо и ~ ь 19~3) и противоположные примеры: присутствие хрома в анодах приводит к резкому снижению прочности осадков сплава железо — никель в результате включения хрома в покрытия.
При растворении легируюшего компонента в кристаллической решетке основного металла обычно наблюдается возрастание твердости, пропорциональное концентрации растворенного компонента и разнице в атомных объемах двух металлов. Так, высокой твердостью обладает пересыщенный твердый раствор кадмия в меди, хотя сам по себе кадмий мягче меди. Повышена твердость у растворов кобальта в ренин и рения в кобальте, вольфрама в железе, ниобия в никеле, индия в палладин и многих других. К упрочнению приводит и непосредственное взаимодействие дислокаций в структуре матрицы с атомами растворенного металла и особенно с мелкими частицами размером 10 — 20 нм.
В результате того, что сплавы могут при одинаковом составе иметь различное фазовое строение, могут оказаться различными и свойства таких сплавов. В целом роль легирующих компонентов связана как с изменением размеров зерен и субзерен, так и с включением посторонних атомов в зерна металла-растворителя. Электрическое сопротивление сплавов всегда выше по сравнению с индивидуальными металлами.
Например, покрытия из латуни имеют сопротивление в 2 — 5 раз выше по сравнению с медью; введение 4 — 5% бора в никель приводит к двукратному возрастанию р. В некоторых случаях влияние легирующего компонента в гальванопокрытиях оказывается много слабее по сравнению с металлургическими образцами. Так, введение кобальта в золото, сильно увеличивающее твердость, почти не влияет на р. Однако переходное электросопротивление контактов может при сплавообразовании и уменьшиться, так как оно зависит и от механических свойств покрытия.
В табл. 4.11 показано влияние легирующих компонентов на твердость серебряных покрытий. Таблица 4.11 Микротвердость сплавов серебра В табл. 4. 12 — 4.14 представлены данные о свойствах сплавов на основе золота, серебраи палладия. Таблица 4. 72 Свойства покрытий нз сплава золота Микротаер- Износостойкость дость, МПа (по отношению к зол ) % легар. компонента Летнрувквй компонент 1050 3 40 Никель 22,0 40 0 Кобальт !О 15 Серебро 4 9,0 8,0 12,0 9 12 5 15 8,8 Сурьма 38 52 1950 2100 1,4 2,6 Медь 8,5 16 10 20 Таблица 4.
73 Свойства покрытий из сплавов серебра 3 10 15 1 5 10 17 5 10 !6 3! 2 5 1О 15 1900 2200 2500 2850 2920 3000 2990 1400 !650 1840 1850 2030 2100 2350 2600 5 — 7 7 1О 'Удельное злектросопр., мкОм см 4,0 14,0 115 115 45.л, д * г 19$ Таблица 4. 14 Свойства покрытий пз сплавов паллалвя 4.$. Пористость, методы ее измерения и влияние на свойства покрытий В тонких слоях покрытия не являются сплошными. Это обусловлено самим характером их образования и разрастания: в первый период осаждения на инородную подложку образуются отдельные зародыши, которые постепенно разрастаются в островки, и лишь на более позднем этапе роста происходит срастание островков в сплошной слой. Средняя толщина гальванопокрытий, при которой это происходит, зависит от первоначального количества зародышей (на единице поверхности) и от характера их развития и срастания, от того, возникают ли новые зародыши (вторичная нуклеация) при росте первоначально возникших.
На пористость влияют и процессы выделения водорода. Отсюда ясно, что наличие несплошности, т.е. открытых участков основы (что и называется порисгостью), очень сильно связано с условиями осаждения, особенно в начальный период (как и адгезия). Иногда удается получить сплошное покрытие уже при толщине 1 мкм, а в других случаях и покрьпие толщиной 20 мкм имеет значительную пористость. Обычно же средняя толщина, при которой пористость уменьшается до приемлемой величины, составляет единицы микрон. Поскольку пористостьдовольно сильно влияет на функциональные свойства покрытий, особенно на коррозионно-защитные свойства, она относится к числу характеристик, особенно важных для контроля, Методов контроля пористости разработано довольно много. Основные из них: 1) выдержка в жилкой агрессивной среде; 2) выдержка в парах коррозионного агента; 3) наложение фильтровальной бумаги, пропитанной раствором электролита (в том числе электрохимический метод); 4) метод паст.
Перечисленные методы относятся к прямым методам измерения и в конце концов сводятся к непосредственному подсчету количества пор на 1 ем~ поверхности покрытия. Наряду с этим существуют и косвенные методы оценки пористости, например по количеству металла основы, перешедшего в жидкую коррозионную среду за определенное время, или по плотности тока растворения основы в растворе кислоты прн определенном потенциале (или определенном напряжении между катодом и анодом).
Рассмотрим указанные методы более подробно. Методы выдержки в жидкой и газообразной агрессивных средах относятся к качественным и, вообще говоря, дают разные результаты в зависимости от состава среды. При этом агрессивная среда воздействует в первую очередь не на покрытие, а на материал подложки в порах. При этом количество выявленных пор регистрируется визуально, при небольших оптических увеличениях. В случае газообразной атмосферы обычно воспроизводится агрессивная промышленная атмосфера, содержащая пары серной н азотной кислот, галогеноводороды и сероводород. В жидких средах (водных растворах) в качестве агрессивной составляющей применяют сочетание этих же веществ„но чаще хлорид натрия. Воспроизводимость таких методов невысока. Часто группы близко расположенных пор образуют одно пятно, а некоторые мелкие поры не выявляются.
При погружении в жидкую среду стальной образец с покрытием иногда подключают как анод, а в раствор добавляют гексацианоферрат калия (в качестве индикатора ионов железа). В местах пор при этом образуются цветные пятна. Метод наложения фильтровальиой бумаги заключается в том, что металл, находящийся под покрытием, в местах пор взаимодействует с электролитом, содержащим индикатор, образуя окрашенные вещества. Пропитанную таким раствором фильтровальную бумагу накладывают на поверхность покрытия и выдерживают от 10 до 60 минут.
Затем бумагу с цветными точками в местах пор промывают водой, просушивают (расправив на плоском стекле) и, пользуясь при необходимости лупой, подсчитывают число цветных пятен на площади в несколько см'. Развитием этого метода является метод электрографический, при котором пятна (точкн) на местах пор выявляются электрохимически. Для этого поверх фильтровальной бумаги накладывают алюминиевую пластину, которую подключают в качестве катода. Изучаемый образец подключается как анод, и при этом сжимают полученную систему давлением 0,5 — 1 МПа.
Затем в течение 1 минуты пропускают ток плотностью около 1 А/дмз. В качестве агрессивного реагента служат ионы натрия; фактически используют раствор хлорида натрия концентрацией 5 — 50 г/л. В случае хромового покрьпмя добавляют также хлорид аммония; индикаторным веществом служит гексацианоферрат калия. Различные составы растворов и признаки пористости приведены в табл. 4.15.
Таблица 4. 15 Составы растворов для определения иористости и вризиаки вористости Покрытие Освова Состав раствора, г/л Время выдержан, мии Признак вористости (цвет точек) К,ге(СХ), 10, ХаС1 20 — //— Никель синий красно-бурый Никель Мель, сплавы меди 10 Медь— никель 10 медь, никель, сталь К,ге(С(Ч), 10, ХаС1 60, ХН С!30 10 — //— сталь, медь, сплавы меди, никель Олово К,Ре(С(Ч) 1О, ХаС1 5 60 синий сталь — //— Медь 20 синий сталь Метод паст отличается от описанных выше тем, что коррозионноактивное вещество добавляют в состав пастообразной композиции, основой которой является диоксид титана (15 г на 10 мл раствора).
Состав растворов указан в таблице 4.16. Таблица 4. 16 Состав растворов для оиределеиия вористости методом паст Практически все зти методы являются сугубо относительными, т.е, их следует применять при сравнении различных образцов для выявления условий минимальной порисгости. В научно-исследовательской работе применяют электрохимические методы определения пористости, точнее, доли поверхности основы на дне пор, которая участвует в электрохимическом процессе.
Эта доля равна отношению токов после н до нанесения покрытия (про- Хром, хром, медь— никель — хром красно-бурый— поры до меди, синий — ло стали, желтый — до никеля цесс должен подбираться так, чтобы на материале покрытия он не происходил; например, это может быль анодное растворение основы). Однако в практике гальваностегии такие методы распространения не получили, хотя они удобны и для оценки коррозионных свойств систем основа — покрытие (см.
п. 4.7). 4.6. Контроль толщины покрытий Толщина покрытий является одним из основных параметров, контроль которых необходим почти всегда. Хотя приближенная величина толщины покрытия обычно известна заранее и определяется плотностью тока, длительностью процесса и выходом по току, реальная локальная толщина может сильно отличаться от расчетной.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
