Электроосаждение Износостойких Нанокристаллических Покрытий Из Электролита, Содержащего Основной Сульфат Хрома(III) (Хромовый Дубитель)

Abstract

284 ВВЕДЕНИЕПроблема разработки научных основ новых технологий осаждения покрытий хромом и его сплавами из экологически приемлемых электро литов на основе соединений Cr(III) в последнее годы привлекает все большое внимание исследо вателей [1][2][3][4][5][6][7][8][9][10]. Особенно актуальна задача полу чения толстослойных осадков (с толщиной не сколько десятков и сотен микрометров), которые могут быть использованы в качестве износостой ких покрытий [9,10]. Для решения этой задачи нами был предложен электролит на основе суль фата хрома(III), содержащего в качестве органиче ских компонентов муравьиную кислоту и карбамид [10][11][12][13][14][15]. Данный электролит позволяет получать высококачественные твердые нанокристалличе ские покрытия сплавом хром углерод с толщиной не менее нескольких сотен микрометров. К сожале нию, он не лишен ряда недостатков, среди которых можно отметить невысокую кроющую способ ность, а также значительную стоимость сульфата хрома(III), используемого для приготовления раствора.В то же время существует альтернативный и существенно более дешевый источник ионов трехвалентного хрома для электролитов такого типа -основной сульфата хрома(III) (техниче ское название -хромовый дубитель) Cr(OH)SO 4 . Хромовый дубитель производится в больших масштабах и широко используется, прежде всего, в кожевенной промышленности [16,17]. Ранее нами показана принципиальная возможность применения основного сульфата хрома(III) вза мен Cr 2 (SO 4 ) 3 ⋅ 6H 2 O при приготовлении электро лита для осаждения сплава Cr C; причем отмеча ется возрастание кроющей способности [18][19][20]. Цель данной работы заключается в установлении физико химических особенностей процессов электроосаждения, а также некоторых свойств образующихся покрытий из электролита, содер жащего хромовый дубитель, по сравнению с элек тролитом на основе сульфата хрома(III).МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА В данной работе были использованы два элек тролита для осаждения сплава хром углерод сле дующего состава: 1 M Cr +3 , 0.5 M HCOOH, 0.5 M CO(NH 2 ) 2 , 0.15 M Al 2 (SO 4 ) 3 ⋅ 18H 2 O, 0.3 M Na 2 SO 4 , 0.5 M H 3 BO 3 и 0.1 г/л додецилсульфата натрия [10][11][12][13][14][15][18][19][20]. В одном из случаев в качестве ис точника ионов хрома(III) использовался "обыч ный" сульфат трехвалентного хрома (электро лит СХ). Исследованы закономерности электроосаждения покрытий сплавом хром углерод из электролита, содержащего основной сульфат хрома(III), карбамид, муравьиную кислоту, сульфат натрия, суль фат алюминия, ортоборную кислоту и додецилсульфат натрия. Показано, что замена сульфата хро ма на основной сульфат хрома (хромовый дубитель) в качестве источника ионов трехвалентного хрома в растворе приводит к снижению плотности тока, при которой начинает осаждаться металл; в результате улучшается кроющая способность электролита. Обнаруженные эффекты обусловлены изменением в составе разряжающихся комплексов хрома. Некоторое избыточное количество OH -групп во внутренней сфере электроактивного комплекса хрома ведет к ускорению процесса элек троосаждения. Исследованный электролит...