RU1786189C - Method to determine the rate of current-free reduction of nickel - Google Patents

Method to determine the rate of current-free reduction of nickel

Info

Publication number
RU1786189C
RU1786189C SU904867273A SU4867273A RU1786189C RU 1786189 C RU1786189 C RU 1786189C SU 904867273 A SU904867273 A SU 904867273A SU 4867273 A SU4867273 A SU 4867273A RU 1786189 C RU1786189 C RU 1786189C
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
nickel
anode
rate
current density
witness
Prior art date
Application number
SU904867273A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Анатольевич Эльберт
Татьяна Михайловна Дуда
Анатолий Ефимович Шило
Original Assignee
Институт сверхтвердых материалов АН УССР
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Институт сверхтвердых материалов АН УССР filed Critical Институт сверхтвердых материалов АН УССР
Priority to SU904867273A priority Critical patent/RU1786189C/en
Application granted granted Critical
Publication of RU1786189C publication Critical patent/RU1786189C/en

Links

Landscapes

  • Electroplating And Plating Baths Therefor (AREA)

Abstract

Использование: непрерывный контроль за процессом.бестокового осаждени  никелевых покрытий, повышение точности и упрощение процесса измерени  скорости никелировани ,поддержание высокой скорости осаждени  и повышение качества покрыти . Сущность способа заключаетс  в том, что осуществл ют пол ризацию анода- свидетел  импульсами продолжительностью 5 с анодной плотностью тока, определ ющей тангенс угла наклона касательной к кривой зависимости (t) величиной не менее 5 В/с и определени  скорости по формуле Ј А1 Т9 № V Р 1д 2 tg p где v - скорость реакции бестокового восстановлени  никел , мкм/ч; q - электрохимический эквивалент никел , г/А х; р- плотность восстановленного никелевого покрыти , г/см3; IA- и )Д2 - анодные плотности тока, А/дм2; tg p и tg (pi - тангенсы углов наклона касательных к кривой зависимости (t), В/с. 8 ил. ел С х| 00 о 00 оUsage: continuous monitoring of the process. Currentless deposition of nickel coatings, increasing accuracy and simplifying the process of measuring nickel plating, maintaining a high deposition rate and improving the quality of the coating. The essence of the method lies in the fact that they carry out the polarization of the witness anode with pulses of duration 5 with an anode current density that determines the tangent of the slope of the tangent to the dependence curve (t) of at least 5 V / s and determines the speed using the formula Ј A1 T9 No. V P 1d 2 tg p where v is the current rate of the currentless reduction of nickel, µm / h; q is the electrochemical equivalent of nickel, g / A x; p is the density of the reduced nickel coating, g / cm3; IA- and) D2 - anode current densities, A / dm2; tg p and tg (pi are the tangents of the angles of inclination of the tangents to the dependence curve (t), V / s. 8 il. eat С х | 00 о 00 о

Description

Изобретение относитс  к нанесению химических покрытий на различные издели , особенно сложнопрофильные, и порошковых материалов с целью упрочнени  несущих поверхностей деталей, восстановлени  изношенных деталей, применени  абразивных металли:ифов;жных порошков в свободном состо нии и алмазно-абразивном инструменте.The invention relates to the deposition of chemical coatings on various products, especially complex ones, and powder materials with the aim of hardening the bearing surfaces of parts, restoring worn parts, the use of abrasive metals: ifas; free-flowing powders and a diamond-abrasive tool.

Нанесение химических покрытий и композиционных на основе химического никел Chemical coatings and composites based on chemical nickel

позвол ет повысить срок службы деталей, подвергающихс  ускоренному износу, от 2- 5 до 10-20 раз, тем самым снизить материальные и трудозатраты на изготовление новых изделий и их переработку.allows to increase the service life of parts subject to accelerated wear from 2-5 to 10-20 times, thereby reducing material and labor costs for the manufacture of new products and their processing.

Применение алмазных, кубонитовых или других тугоплавких порошковых материалов с покрыти ми в инструменте и свободном состо нии позвол ет повысить производительность обработки различныхThe use of diamond, cubonite or other refractory powder materials with coatings in the tool and free state allows to increase the productivity of processing various

труднообрабатываемых материалов в 2-5 раз.hard materials 2-5 times.

Кроме того, процесс химического восстановлени  никел  по своему химизму и кинетике очень сложный и нестабильный во 5 времени. В этой св зи автоматизаци  ведени  процесса и его контроль  вл ютс  очень актуальными, Изобретение позвол ет не- посредственно в процессе химического восстановлени  с высокой точностью 10 определить и контролировать скорость реакции выделени  никел  путем подачи кратковременных анодных импульсов тока на анод-свидетель и фиксировани  одновременно с подачей импульсов функциональ- 15 ной зависимости Е f(t) с последующей математической обработкой кривых дл  оценки численных значений скорости осаждени  никел , толщины покрыти , выработки основных компонентов раствора.20In addition, the process of chemical reduction of nickel in its chemistry and kinetics is very complex and unstable in 5 times. In this regard, the automation of the process and its control are very relevant. The invention allows directly and precisely during the chemical reduction process 10 to determine and control the rate of nickel evolution by applying short-term anode current pulses to the witness anode and fixing them simultaneously by applying pulses of the functional dependence E f (t) followed by mathematical processing of the curves to estimate the numerical values of the nickel deposition rate, coating thickness, and production the main components of the solution. 20

Предлагаемый способ позвол ет вести непрерывный и точный контроль процесса, своевременно корректировать раствор и поддерживать практически посто нную скорость осаждени , повысить качество по- 25 крыти .The proposed method allows continuous and accurate control of the process, timely correction of the solution and maintain a practically constant deposition rate, to improve the quality of the coating.

Известен гравиметрический метод определени  скорости химического восстановлени . МаСсу осажденного никел  определ ют с помощью установки дл  авто- 30 матического контрол  привеса образца в течение опыта. Чувствительный элемент установки - диодный механотрон с подвесным анодом марки 6МХ2Б включен по симметричной мостовой схеме. Механическа  35 схема этой установки сконструирована на базе установки гидростатического взвешивани .A gravimetric method for determining the rate of chemical reduction is known. The mass of precipitated nickel was determined using an apparatus for automatically controlling the weight gain of the sample during the experiment. The sensitive element of the installation - a diode mechanotron with a hanging anode of 6MX2B grade is switched on according to a symmetrical bridge circuit. The mechanical circuit 35 of this apparatus is designed based on a hydrostatic weighing apparatus.

Зна  привес осажденного металла за фиксированное врем  и площадь покрывав- 40 мой поверхности, рассчитывают скорость реакции восстановлени .Given the weight gain of the deposited metal in a fixed time and surface area of 40, the rate of reduction reaction is calculated.

Существенные недостатки способа заключаютс  в следующем: гравиметрический метод контрол  скорости приемлем только 45 дл  лабораторных исследований и совершенно непригоден дл  серийного производства; метод не позвол ет измерить скорость реакции без достижени  определенной массы покрыти , превышающей 50 пределы измерени  используемых весов.Significant disadvantages of the method are as follows: the gravimetric method for controlling the speed is only suitable for 45 laboratory tests and completely unsuitable for serial production; the method does not allow measuring the reaction rate without reaching a certain coating mass exceeding the 50 measurement limits of the weights used.

Известен способ определени  скорости химического никелировани , основанный на использовании прибора дл  оценки ско- рости вакуумного осаждени  металлов. 55A known method for determining the rate of chemical nickel plating is based on the use of an apparatus for assessing the rate of vacuum deposition of metals. 55

Метод основан на облучении нанесен-, ного покрыти  пучков электронов и расчете толщины по уширению рентгеновских линий . Существенными недостатками этого способа  вл ютс  сложность аппаратурного оформлени ; необходимость дополнительной защиты от ионизированного облучени .The method is based on irradiating the deposited coating of electron beams and calculating the thickness by broadening the x-ray lines. Significant disadvantages of this method are the complexity of the hardware design; the need for additional protection against ionized radiation.

Ближайшим аналогом (прототипом) предлагаемого способа  вл етс  кулостати- ческий метод оценки бестокового процесса осаждени  4. Суть метода заключаетс  в следующем.The closest analogue (prototype) of the proposed method is the coulostatic method for evaluating the currentless deposition process 4. The essence of the method is as follows.

Образец-свидетель погружаетс  в ванну химического восстановлени . Одновременно через вспомогательный электрод он пол ризуетс  до величины пол ризационного потенциала tj() в несколько милливольт . По окончании пол ризации измер етс  зависимость ) и по КРИ вой рассчитываетс  значение пол ризационного сопротивлени  реакции. После того, как потенциал (/(t)) возвращаетс  к потенциалу реакции EELP образец-свидетель вновь пол ризуетс  до величины пол ризационного напр жени  50 мВ или больше Оцениваетс  зависимость Щ-у. По этой кривой рассчитываетс  анодный коэффициент Таффел  реакции (). После возвращени  потенциала к потенциалу реакции образец вновь пол ризуют до достижени  напр жени  - 50 Мв или более и снова получают зависимость Щ- f}. По этой кривой рассчитывают катодный коэффициент Таффел  реакции (бс). Зна  величину пол ризационного сопротивлени  реакции (RELP) и Таффелевских коэффициентов (ЯаИ//с), рассчитывают величину плотности тока реакции: - , Д, &A test sample is immersed in a chemical reduction bath. At the same time, it is polarized through an auxiliary electrode to a polarization potential tj () of several millivolts. At the end of the polarization, the dependence is measured) and the polarization resistance of the reaction is calculated from the CRI. After the potential (f (t)) returns to the potential of the EELP reaction, the test sample is again polarized to a polarization voltage of 50 mV or more. From this curve, the anode coefficient Tuffel of the reaction () is calculated. After the potential returns to the reaction potential, the sample is again polarized until a voltage of 50 Mv or more is reached, and the A-f} dependence is again obtained. From this curve, the cathode coefficient of the Tuffel reaction (bs) is calculated. Given the magnitude of the polarization resistance of the reaction (RELP) and the Tuffel coefficients (NaaI // s), the magnitude of the reaction current density is calculated: -, D, &

lELP 2,3 ) RELP где /За - коэффициент Таффел  (анодный);lELP 2,3) RELP where / For - Tuffel coefficient (anode);

- коэффициент Таффел  (катодный); - Tuffel coefficient (cathode);

RELP - пол ризационное сопротивление .RELP - polarization resistance.

Отсюда скорость реакции химического восстановлени  определ ют по формуле МHence, the rate of the chemical reduction reaction is determined by the formula M

гдеWhere

VELP МVELP M

пP

IELP ,IELP

- электрохимический эквивалент- electrochemical equivalent

п F никел ;n F nickel;

IELP - плотность тока реакции.IELP is the current density of the reaction.

Недостаток известного способа заключаетс  в том, что необходимо одновременно получать не менее трех электрохимических характеристик, использу  несколько режимов пол ризации от расчета пол ризационного сопротивлени  и коэффициентов Таффел .A disadvantage of the known method is that it is necessary to simultaneously obtain at least three electrochemical characteristics using several modes of polarization from the calculation of polarization resistance and Tuffel coefficients.

Кроме того, значительное вли ние на точность определени  скорости осаждени  оказывает природа (тип комплексорбразо- вани ) раствора химической металлизации.In addition, the nature (type of complexation) of a chemical metallization solution has a significant influence on the accuracy of determining the deposition rate.

Точность измерени  из-за этого снижаетс  на 15-20%. Таким образом, метод не  вл етс  универсальным и носит больше частный характер определени  скорости дл  данного состава раствора (данного процесса ), т.е. в каждом конкретном случае, использу  несколько режимов пол ризации, необходимо рассчитывать частные значени  величины пол ризационного сопротивлени .The measurement accuracy is therefore reduced by 15-20%. Thus, the method is not universal and is more of a private nature of determining the rate for a given composition of a solution (a given process), i.e. in each case, using several polarization modes, it is necessary to calculate the partial values of the polarization resistance.

Цель изобретени  - повышение точности непрерывного контрол  за процессом восстановлени , упрощение математической обработки, поддержание посто нной высокой скорости осаждени  и повышение качества покрыти .The purpose of the invention is to improve the accuracy of continuous monitoring of the recovery process, simplify mathematical processing, maintain a constant high deposition rate and improve the quality of the coating.

Цель достигаетс  тем, что в способе определени  скорости бестокового восстановлени  никел , включающем пол ризацию анода-свидетел  кратковременными импульсами , регистрацию кривых (t), их ма- тематическую обработку, согласно изобретению пол ризацию анода-свидетел  осуществл ют импульсами продолжительностью - с с анодной плотностью тока AI, 1д2. определ ющей тангенсы углов наклона tg (p и tg p2 касательных к кривым зависимости (t) не менее 5 В/с, а математическую обработку осуществл ют по зависимостиThe goal is achieved in that in the method for determining the current rate of nickel recovery, including polarization of the witness anode with short pulses, recording the curves (t), their mathematical processing, according to the invention, the polarization of the witness anode is carried out with pulses of duration - with an anode density AI current, 1d2. determining the tangents of the slope angles tg (p and tg p2 of the tangents to the curves of dependence (t) of at least 5 V / s, and the mathematical processing is carried out according to

g i-Ai tq ( - JA2 tg p .Ptg (pi tg p где v - скорость реакции бестокового восстановлени  никел ;g i-Ai tq (- JA2 tg p .Ptg (pi tg p where v is the current rate of the currentless nickel reduction;

q - электрохимический эквивалент никел ;q is the electrochemical equivalent of nickel;

р- плотность сплава никель-фосфор;p is the density of the Nickel-phosphorus alloy;

|Д2, AI - анодные плотности тока;| D2, AI - anode current density;

tg pr, tg (pi - тангенсы углов наклона касательных к кривой зависимости Е f(t).tg pr, tg (pi are the tangents of the slope of the tangents to the curve of the dependence E f (t).

Как показали патентные исследовани , предлагаемые признаки не известны, еле-, довательно изобретение соответствует критерию существенных отличий.As the patent studies have shown, the proposed features are not known, the invention hardly meets the criterion of significant differences.

Как будет показано ниже (см. примеры) при выходе за предлагаемые пределы цель изобретени  не достигаетс .As will be shown below (see examples), when going beyond the proposed limits, the object of the invention is not achieved.

На фиг. 1 представлена схема устройства , реализующего предлагаемый способ; на фиг. 2,4-8 приведены кривые зависимостей (t); на фиг. 3 приведены гистограммы изменени  скорости восстановлени  во времени . In FIG. 1 shows a diagram of a device that implements the proposed method; in FIG. 2.4-8 are given the dependence curves (t); in FIG. Figure 3 shows histograms of the rate of recovery over time.

Устройство, реализующее способ, содержит электрохимическую  чейку 1 (см. фиг. 1), вспомогательный электрод 2, электрод сравнени  3 и рабочий электрод 4, вы- полн ющий роль анода-свидетел  (образца-свидетел ). Устройство также соv ЈA device that implements the method comprises an electrochemical cell 1 (see Fig. 1), an auxiliary electrode 2, a reference electrode 3 and a working electrode 4 acting as a witness anode (witness sample). The device also cov Ј

держит импульсный источник питани  5 и регистрирующий прибор 6.holds a switching power supply 5 and a recording device 6.

Образец-свидетель 4 должен иметь предварительно полированную поверх- 5 ность, чтобы активна  покрываема  поверхность максимально приближалась к истинной, с тонким слоем нанесенного химического никел .Sample 4 must have a pre-polished surface, so that the active surface being coated is as close as possible to the true one, with a thin layer of deposited chemical nickel.

Способ осуществл етс  следующим об0 разом.The method is carried out as follows.

С импульсного источника питани  через вспомогательный электрод 2 на образец- свидетель 4 подаетс  сери  кратковременных импульсов продолжительностью 5From a switching power supply through an auxiliary electrode 2, a series of short-duration pulses of a duration of 5

5 10 -5 10 ее анодной плотностью тока, определ ющей тангенс угла наклона касательной к зависимости (t) не менее 5 В/с. Дл  этого подают два-три пробных импульса с возрастающей плотностью анодного то0 ка, фиксиру  на регистрирующем приборе 6 при каждом импульсе tg угла наклона касательной к заиисимости (t). Анодна  плотность тока, при которой достигаетс  tg ip - 5 В/с и несколько более,  вл етс , базовой5 10 -5 10 by its anode current density, which determines the tangent of the slope of the tangent to the dependence (t) of at least 5 V / s. For this, two or three test pulses are applied with an increasing density of the anode current, fixing on the recording device 6 for each pulse tg of the angle of inclination of the tangent to the dependence (t). The anode current density at which tg ip is reached - 5 V / s and somewhat more is basic

5 дл  определени  скорости химического никелировани  данного раствора. Следует учитывать также, что потенциал реакции имеет стабильное значение Ер (фиг. 2) и определ етс  только составом раствора. Поэ0 тому импульсную пол ризацию анода следует начинать при его установившемс  значении.5 to determine the rate of chemical nickel plating of this solution. It should also be taken into account that the reaction potential has a stable value of Ep (Fig. 2) and is determined only by the composition of the solution. Therefore, pulsed polarization of the anode should begin at its steady state value.

Таким образом, достигнув базовой величины igtp угла ; 5 В/с (tg p) и зафикси5 ровав соответствующую анодную плотность тока (IAI), осуществл ют следующую импульсную пол ризацию образца-свидетел  с такой же продолжительностью импульса -5-10 с и соответствующей фикса0 цией tg (p2 и 1д2. При этом tg p tg да, аThus, having reached the base value igtp angle; 5 V / s (tg p) and fixing the corresponding anodic current density (IAI), the next pulsed polarization of the witness sample is carried out with the same pulse duration of -5-10 s and the corresponding fixation tg (p2 and 1d2. tg p tg yes, but

. .

На фиг. 2 приведены типичные кривые зависимости (t),In FIG. 2 shows typical curves of dependence (t),

где to - врем  начала импульсной пол риза- 5 ции;where to is the start time of pulsed polarization 5;

И - врем  установлени  требуемой плотности тока на образце-свидетеле;And - the time to establish the required current density on the witness sample;

t2 врем  окончани  подачи импульсов,t2 the end time of the pulse,

T.e.t2-to 5-10 4-5-10 3c,T.e.t2-to 5-10 4-5-10 3c,

Зна  значени  tg р и tg pi ( тг).Knowing the values of tg p and tg pi (tg).

определ ем катодн/ю плотность тока 1к т.е. такую плотность тока, при которой за равное врем  при электролизе выдел етс  та- 5 кое же количество металла, при выходе его по току 100%, ло формулеwe determine the cathode current density 1k i.e. such a current density at which the same amount of metal is released during equal time during electrolysis, with a current output of 100%, according to the formula

Ai tQ (pi - JA2 ; tg if tg pi - tg $ Ai tQ (pi - JA2; tg if tg pi - tg $

(3)(3)

Скорость реакции бестокового восстановлени  никел  тогда будет определ тьс  АThe current rate of the currentless nickel reduction will then be determined by A

v v

АAND

z-F- z-f-

(4)(4)

где р q - электрохимический эквивалент никел ;where p q is the electrochemical equivalent of nickel;

р- плотность никел , илиp is the density of nickel, or

,8 1к(мкм/ч).8 1k (μm / h).

Как показывает анализ погрешностей, найденных как отношение теоретических значений скорости к практической, определенной гравиметрическим методом, только приведенные в предлагаемом способе пределы измерений позвол ют получать достоверные с наименьшей по грешностьЮ значени .As the analysis of the errors found as the ratio of the theoretical values of speed to the practical one determined by the gravimetric method shows, only the measurement limits given in the proposed method allow us to obtain reliable values with the least error.

Таким образом, зна  значение скорости реакции бестокового восстановлени  никел , состав используемого раствора/рабочие параметры ванны, несложно рассчитать убыль основных компонентов, своевременно и точно произвести корректировку раствора и получить необходимое качество покрыти .Thus, knowing the value of the reaction current of nickel-free reduction of nickel, the composition of the solution used / the operating parameters of the bath, it is easy to calculate the decrease in the main components, timely and accurately adjust the solution and obtain the required coating quality.

Например, известно,, что объем ванны химического никелировани  составл ет 50 л (v). Покрываема  поверхность деталей - дм2 ( см2). В состав раствора входит NiSCM 7H20 30 г/л, NaH2PO H20 20 г/л и некоторое количество комплексообра- зователей, лигандов и стабилизатора, Содержание фосфора в покрытии 8%;For example, it is known that the volume of a chemical nickel plating bath is 50 l (v). We cover the surface of the parts - dm2 (cm2). The composition of the solution includes NiSCM 7H20 30 g / l, NaH2PO H20 20 g / l and a certain amount of complexing agents, ligands and stabilizer, phosphorus content in the coating is 8%;

Следует по данным измерени  скорости рассчитать количество соли никел  и восстановител , требуемое дл  восполнени  убыли их по реакции при коэффициенте использовани  гипофосфита, равном 0,4, Врем  измерени  скорости - каждые 10 мин в течение 1ч.According to the speed measurement data, the amount of nickel salt and reducing agent required to make up for the decrease in reaction rate should be calculated with a hypophosphite utilization factor of 0.4. The speed measurement time is every 10 minutes for 1 hour.

В результате;измерений.и расчета скорости реакции бестокового выделени  никел  установлено, что средн   скорость за врем  t составила 25 мкм/ч (см. фиг, 3).As a result of measurements and calculation of the reaction speed of the currentless nickel release, it was found that the average speed over time t was 25 µm / h (see Fig. 3).

За это врем  осадилс  объем покрыти  VnoKp SnoB. ; 5покр. Толщину Inonp определ ем по данным скоростиDuring this time, the VnoKp SnoB coating volume precipitated. ; 5covers The thickness Inonp is determined by the velocity data

25 -10 4 17 ,17. см. 25 -10 4 17, 17. cm.

покр60cover 60

VnoKp 1 10 4 .Ю М.П Масса покрыти : ( г/см3) V, v тпокр 4,17« ,,3Ј г, .. Отсюда чистого никел : (100-8)92% или 33,36«0,,69 (NI) 30,69VnoKp 1 10 4 .Yu. M.P. Coating weight: (g / cm3) V, v tpocr 4.17 ",, 3Ј g, .. Hence pure nickel: (100-8) 92% or 33.36" 0, 69 (NI) 30.69

илиor

5959

- 0,52 ммоль.- 0.52 mmol.

На 0,52 ммоль никел  с учетом коэффициента использовани  гипофосфита израс0 52At 0.52 mmol of nickel, taking into account the utilization rate of hypophosphite consumed 52

ходовалось или 1,3.,84 (г) гипофосфита . Соли никел  0,52-280,,07 (г).or 1.3., 84 (g) of hypophosphite was used. Nickel salts 0.52-280, 07 (g).

Таким образом, дл  корректировки через 10 мин необходимо добавить раствор, содержащий в своем составе NaH2P02 H20 137,84 г NIS04-7H20 ; 146.07 гThus, for correction after 10 minutes, it is necessary to add a solution containing in its composition NaH2P02 H20 137.84 g NIS04-7H20; 146.07 g

- Весь процесс измерени  скорости, расчета данных, корректировани  раствора может быть полностью автоматизирован при соответствующем аппаратурном оформлении с использованием средств вычислительной техники, сопр женных с приборами, ответственными за корректировку раствора , подачу анодных импульсов, регистрацию потенциала электрода,- The whole process of measuring speed, calculating data, correcting the solution can be fully automated with the appropriate hardware design using computer equipment associated with devices responsible for correcting the solution, supplying anode pulses, recording the electrode potential,

Кроме того, известно, что без корректировки или непрерывной капельной корректировки скорость никелировани  быстро падает и чаще всего из-за неточного видени  процесса раствор полностью самопроизвольно разлагаетс . ИзобретениеIn addition, it is known that without adjustment or continuous drip adjustment, the nickel rate decreases rapidly and most often due to inaccurate vision of the process, the solution completely decomposes spontaneously. Invention

позвол ет четко контролировать процесс во времени, поддерживать высокую скорость осаждени  и получать хорошее качество покрыти  длительное врем  при многоразовом использовании раствора.It allows you to clearly control the process over time, maintain a high deposition rate and obtain good coating quality for a long time with repeated use of the solution.

Примеры конкретного выполнени . П р и м е р 1. Выполнение измерений провод т по схеме, приведенной на фиг. 1. Вч ванне, где осуществл ют процесс хими-ческой металлизации, помещают анод-свидетель 2 площадью 0,02-0,05 дм . С помощью базового комплекса потенциоста- та марки ПИ 50-1,1 или другого ему подобного , обеспечивающего подачуExamples of specific performance. Example 1. Measurements are carried out according to the scheme shown in FIG. 1. In the bathtub where the chemical metallization process is carried out, an anode witness 2 is placed with an area of 0.02-0.05 dm. Using the base complex of the potentiostat of the brand PI 50-1.1 or another similar to him, providing feed

импульсного сигнала, подают на анод-свидетель первый импульс продолжительностью 5-10 с и плотностью тока (IA), равной 2 А/дм2. Фиксируют зависимость E-f(t) на экране запоминающего осциллографа (РП),pulse signal, fed to the witness anode, the first pulse lasting 5-10 s and a current density (IA) of 2 A / dm2. Fix the dependence E-f (t) on the screen of the storage oscilloscope (RP),

например, марки С9-8 (фиг. 4). В данном случае при использовании нижнего предела Продолжительности импульсов и низкой плотности тока зависимость (t) будат иметь вид (см. фиг; 4), гдеfor example, grades C9-8 (Fig. 4). In this case, when using the lower limit of the pulse duration and low current density, the dependence (t) will have the form (see Fig; 4), where

Ер - потенциал реакции бестокового восстановлени  никел  (const дл  данного раствора); Ep is the potential of the currentless nickel reduction reaction (const for a given solution);

to - врем  начала импульса (точка отсчета ): ,... .to - pulse start time (reference point):, ....

ti-врем установлени  на образце-свидетеле задаваемой и:ti-time of installation on the witness specimen asked and:

ts - врем  бкончани  импульса.ts is the pulse stop time.

Я1I1

После определени  tg р -т- подают второй импульс плотностью лчэка ,37After determining tg p -t-, a second pulse is supplied with a density of lechek, 37

А/дм2 и определ ют tg {% -тг 8,7 В/с,A / dm2 and tg {% -tg 8.7 V / s,

32 b32 b

Полученные численные данные подставл ют в формулу (3) и определ ют плотность тока никелировани The obtained numerical data are substituted into the formula (3) and the nickel current density is determined

i IAI tg (pi - 2 tg tg pi - tg pi IAI tg (pi - 2 tg tg pi - tg p

2 -8,7 -2.37-52 -8.7 -2.37-5

1,5(А/дм2). 1.5 (A / dm2).

8,7 - 58.7 - 5

Тогда скорость реакции бестокового восстановлени  никел  будет равна АThen the reaction speed of the currentless nickel reduction will be equal to A

1010

15fifteen

vv

бочей ванны, объем электролита, общую площадь покрываемой поверхности и скорость процесса в любой период времени, рассчитывают выработку компонентов, коэффициент использовани  соли никел  и восстановител . По полученным результатам провод т корректировку раствора. Приведенный контроль процесса бестокового восстановлени  никел  позвол ет получать качественные с хорошей адгезией к поверхности покрыти .of a pot, the volume of electrolyte, the total surface area to be coated and the process speed at any time, the production of components, the utilization rate of the nickel salt and reducing agent are calculated. According to the results obtained, the solution is adjusted. The above control of the currentless nickel reduction process allows one to obtain high-quality ones with good adhesion to the coating surface.

П р и м е р 3. Выполнение измерений провод т по схеме, приведенной на фиг. 1. Площадь анода-свидетел  0,02-0,05 дм2. Сначала подают на анод-свидетель первыйExample 3. Measurements are carried out according to the scheme shown in FIG. 1. The area of the witness anode is 0.02-0.05 dm2. First served on the anode witness first

20twenty

IK 13,8-1,5- 20,7 (мкм/г). По- импульс продолжительностью 2, с и/IK 13.8-1.5-20.7 (μm / g). Po- pulse of 2 s and /

плотностью тока ,18 А/дм2. Фиксируют на экране осциллографа зависимость (t)current density, 18 A / dm2. The dependence (t) is recorded on the oscilloscope screen

(фиг.6).0предел ем tg рч 5(В/с)Лодаем второй импульс плотностью тока 1 ,55А/дм2(Fig. 6) .0 limit tg rh 5 (V / s). We feed a second pulse with a current density of 1, 55A / dm2

32 32

и определ ем 7,4(В/с).Получен- .and determine 7.4 (V / s). Received.

ные численные данные используют дл  расчета 25 плотности тока и скорости никелировани numerical data are used to calculate 25 current density and nickel plating rate

Z-F-p грешность определени  составл ет 1 %,Z-F-p determination error is 1%,

Погрешность определ лась в сравнении с гравиметрическим методом определени  скорости восстановлени  химического никел .The error was determined in comparison with the gravimetric method for determining the rate of reduction of chemical nickel.

Зна  загрузку рабочей ванны, общую площадь покрываемой поверхности и скорость процесса в любой период времени, рассчитывают выработку компонентов, коэффициент использовани  основной соли и восстановител . Полученные результаты позвол ют проводить строгую корректировку раствора, тем самым поддерживать высокую (близкую к начальной) скорость процесса и необходимое качество покрыти ,Knowing the loading of the working bath, the total surface area to be coated and the speed of the process at any time, the production of components, the utilization rate of the basic salt and reducing agent are calculated. The results obtained make it possible to carry out strict adjustment of the solution, thereby maintaining a high (close to the initial) process speed and the required coating quality,

Касательна  к кривой зависимости (t) в этом случае практически совпадает с самой кривой,The tangent to the dependence curve (t) in this case practically coincides with the curve itself,

П р и м е р 2. Выполнение измерений провод т по схеме, приведенной на фиг. 1, В рабочую ванну помещают анод-свидетель площадью 0,02-0,05 дм2. Как в примере 1, пол ризуют первым импульсным сигналом анод-свидетель продолжительностью с и плотностью тока OAI) равной 2,18 А/дм2. Фиксируют на экране запоминающего устройства зависимость (t), котора  будет иметь вид (см. фиг. 5),Example 2. Measurements are carried out according to the circuit shown in FIG. 1, An anode witness with an area of 0.02-0.05 dm2 is placed in the working bath. As in Example 1, the anode-witness is polarized with the first pulse signal with a duration of c and a current density of OAI) equal to 2.18 A / dm2. The dependence (t), which will have the form (see Fig. 5), is fixed on the screen of the storage device,

После определени  tg tp tr. подают второй импульс плотностью тока ,9After determining tg tp tr. supply a second pulse with a current density of 9

оЯОNWF

А/дм и определ ют tg #2 ,1 В/с.A / dm and determine tg # 2, 1 V / s.

Полученные численные данные подставл ют в формулы (3) и (4) дл  определени  плотности тока никелировани  и скорости восстановлени The obtained numerical data are substituted into formulas (3) and (4) to determine the nickel current density and reduction rate

2,18 -7,4 -2,552.18 -7.4 -2.55

30thirty

3535

4040

4545

50fifty

2,182.18

к - ---to - ---

10,1 -2,9 -510.1 -2.9 -5

1,471 (А/дм2) 1,471 (A / dm2)

5555

10,1 -5 ,8.1,,3 (мкм/ч). В данном опыте погрешность измерени  (А) составл ет 1,0%. Зна загрузку.ра-7 Г5--- 1-406 (А/дм2),10.1 -5, 8.1,, 3 (μm / h). In this experiment, the measurement error (A) is 1.0%. Know the loading. RA-7 G5 --- 1-406 (A / dm2),

,8 1,,4 (мкм/ч)./, 8 1,, 4 (μm / h) ./

Погрешность измерени  в данном опы- те составл ет Д 5,4%. Име  конкретные значени  скорости процесса бестокового восстановлени  никел  и данные по загрузке ванны провод т своевременную корректировку раствора, поддержива  высокую скорость осаждени  и необходимое качество покрыти . Коэффициент использовани  соли никел  составл ет 8,6%, восстановител -56% .The measurement error in this experiment is D 5.4%. Having specific values for the speed of the currentless nickel reduction process and bath loading data, the solution is adjusted in a timely manner, maintaining a high deposition rate and the required coating quality. The utilization rate of nickel salt is 8.6%, and the reducing agent is 56%.

П р и м е р 4. Все измерени  провод т по методике, описанной в примерах 1-3.Example 4. All measurements were carried out according to the procedure described in examples 1-3.

С помощью базового комплекса потен- циостата подают на анод-свидетел  первый импульс продолжительностью 2,510 с с анодной плотностью тока ,18 А/дм 2, Фиксируют зависимость (t) (см. фиг. 7), рассчитывают tg (p- 64 (В/с). Подают второй импульс плотностью тока ,9 А/дм2 и определ ютUsing the base complex of the potentiostat, a first pulse of 2.510 s duration with an anode current density of 18 A / dm 2 is applied to the witness anode. The dependence (t) is fixed (see Fig. 7), tg (p- 64 (V / c) A second pulse is supplied with a current density of 9 A / dm2 and determined

(B/c).(B / c).

Рассчитывают плотность тока и скорость процесса бестокового никелировани  2,18 -89 -2,9 89 -64The current density and the speed of the currentless nickel plating are calculated 2.18 -89 -2.9 89 -64

1 to

§1 о,34 (А/дм2)§1 o, 34 (A / dm2)

.8 0,,6 (мкм/ч). Ошибка эксперимента составл ет Д 77%. Таким образом, при снижении про0.8 0,, 6 (μm / h). The experimental error is D 77%. Thus, with a decrease in pro0

55

бочей ванны, объем электролита, общую площадь покрываемой поверхности и скорость процесса в любой период времени, рассчитывают выработку компонентов, коэффициент использовани  соли никел  и восстановител . По полученным результатам провод т корректировку раствора. Приведенный контроль процесса бестокового восстановлени  никел  позвол ет получать качественные с хорошей адгезией к поверхности покрыти .of a pot, the volume of electrolyte, the total surface area to be coated and the process speed at any time, the production of components, the utilization rate of the nickel salt and reducing agent are calculated. According to the results obtained, the solution is adjusted. The above control of the currentless nickel reduction process allows one to obtain high-quality ones with good adhesion to the coating surface.

П р и м е р 3. Выполнение измерений провод т по схеме, приведенной на фиг. 1. Площадь анода-свидетел  0,02-0,05 дм2. Сначала подают на анод-свидетель первыйExample 3. Measurements are carried out according to the scheme shown in FIG. 1. The area of the witness anode is 0.02-0.05 dm2. First served on the anode witness first

импульс продолжительностью 2, с иpulse duration 2 s and

2,18 -7,4 -2,552.18 -7.4 -2.55

00

55

00

55

00

55

-7 Г5--- 1-406 (А/дм2),-7 G5 --- 1-406 (A / dm2),

,8 1,,4 (мкм/ч)./, 8 1,, 4 (μm / h) ./

Погрешность измерени  в данном опы- те составл ет Д 5,4%. Име  конкретные значени  скорости процесса бестокового восстановлени  никел  и данные по загрузке ванны провод т своевременную корректировку раствора, поддержива  высокую скорость осаждени  и необходимое качество покрыти . Коэффициент использовани  соли никел  составл ет 8,6%, восстановител -56% .The measurement error in this experiment is D 5.4%. Having specific values for the speed of the currentless nickel reduction process and bath loading data, the solution is adjusted in a timely manner, maintaining a high deposition rate and the required coating quality. The utilization rate of nickel salt is 8.6%, and the reducing agent is 56%.

П р и м е р 4. Все измерени  провод т по методике, описанной в примерах 1-3.Example 4. All measurements were carried out according to the procedure described in examples 1-3.

С помощью базового комплекса потен- циостата подают на анод-свидетел  первый импульс продолжительностью 2,510 с с анодной плотностью тока ,18 А/дм 2, Фиксируют зависимость (t) (см. фиг. 7), рассчитывают tg (p- 64 (В/с). Подают второй импульс плотностью тока ,9 А/дм2 и определ ютUsing the base complex of the potentiostat, a first pulse of 2.510 s duration with an anode current density of 18 A / dm 2 is applied to the witness anode. The dependence (t) is fixed (see Fig. 7), tg (p- 64 (V / c) A second pulse is supplied with a current density of 9 A / dm2 and determined

(B/c).(B / c).

Рассчитывают плотность тока и скорость процесса бестокового никелировани  2,18 -89 -2,9 89 -64The current density and the speed of the currentless nickel plating are calculated 2.18 -89 -2.9 89 -64

1 to

§1 о,34 (А/дм2)§1 o, 34 (A / dm2)

.8 0,,6 (мкм/ч). Ошибка эксперимента составл ет Д 77%. Таким образом, при снижении продолжительности импульса меньше предлагаемого рассчитанные значени  плотности тока и скорости восстановлени  не достоверны . Это св зано с тем, что при таком малом значении времени импульса на об- разце-свидетёле не успевают установитьс  посто нна  плотность тока (фиг. 7). Поэтому касательна  к кривой зависимости (t) отражает лишь скорость роста плотности тока на электроде. :.8 0,, 6 (μm / h). The experimental error is D 77%. Thus, when the pulse duration is shorter than the suggested one, the calculated values of current density and recovery rate are not reliable. This is due to the fact that with such a small value of the pulse time, the constant current density cannot be established on the witness sample (Fig. 7). Therefore, the tangent to the curve of dependence (t) reflects only the growth rate of the current density at the electrode. :

При-мер 5. Все измерени  провод т по методике, описанной в примерах 1-3.Example 5. All measurements were carried out according to the procedure described in examples 1-3.

На анод-свидетель подают импульс продолжительностью 5-10 ее анодной плотностью тока ,18 А/дм . Фиксируют зависимость Е f(t), и рассчитывают tg (p 31 В/с. Подают второй импульс плотностью тока ,5 А/дм2 и рассчитывают tg 952 17A pulse with a duration of 5-10 is supplied to its anode-witness with its anode current density, 18 A / dm. The dependence E f (t) is fixed, and tg is calculated (p 31 V / s. A second pulse is supplied with a current density of 5 A / dm2 and tg 952 17 is calculated

в/с..;.. - .-. . , :w / c ..; .. - .-. . ,:

Определ ют плотность тока никелиро- вани  и скорость процесса бестокового восстановлени Nickel plating current density and current recovery process are determined

,297 А/дм2., 297 A / dm2.

,8 0,,97 (мкм/г).8 0, 97 (μm / g).

Погрешность ( экспериментальных измерений составл ет 3,2%.The error (experimental measurement is 3.2%).

В данном примере показаны результаты эксперимента, проведенного из аналогичного раствора химического никелировани , но при более низкой температуре восстановле- ни .This example shows the results of an experiment conducted from a similar chemical nickel plating solution, but at a lower reduction temperature.

Зна  объем ванны, состав раствора, скорость и врем  осаждени , площадь покрываемой поверхности, рассчитывают расход основных компонентов и корректируют исходный раствор.Knowing the volume of the bath, the composition of the solution, the deposition rate and time, the surface area to be coated, the flow rate of the main components is calculated and the initial solution is adjusted.

Скорость процесса поддерживаетс  практически на уровне исходной. Качество покрыти  стабильное. Таким образом, по сравнению с прототипом предлагаемый способ позвол ет повысить точность измерени  скорости химического никелировани  с минимальной погрешностью, так как процесс измерени  универсален дл  любого состава растворов и выходные параметры не завис т от природы вход щих в .раствор компонентов/Математическа  обработка полученных данных и аппаратурное оформление значительно проще и легче поддаетс  обработке.The process speed is maintained almost at the initial level. The quality of the coating is stable. Thus, in comparison with the prototype, the proposed method allows to increase the accuracy of measuring the rate of chemical nickel plating with a minimum error, since the measurement process is universal for any solution composition and the output parameters do not depend on the nature of the components entering the solution / Mathematical processing of the obtained data and instrumentation is much simpler and easier to process.

Применение предлагаемого способа дл  нанесени  покрытий только на детали текстильных машин позволит получить экономический эффект 150 тыс. руб на одну машину ТК-630.Application of the proposed method for coating only parts of textile machines will provide an economic effect of 150 thousand rubles per machine TK-630.

Claims (1)

Формула изобретени  Способ определени  скорости бестокового восстановлени  никел , включающий пол ризацию анода-свидетел  кратковременными импульсами, регистрацию кривых (t), их металлическую обработку, отличающийс  тем, что, с целью повышени  скорости реакции, пол ризацию анода-свидетел  осуществл ют импульсами продолжительностью 5 с с анодной плотностью тока AI м 1д2, определ ющей тангенсы углов наклона tg pi касательно к зависимости Е f(t) не менее 5 В/с, а математическую обработку осуществл ют по зависимостиSUMMARY OF THE INVENTION A method for determining the speed of currentless nickel recovery, including polarization of the witness anode with short pulses, recording the curves (t), their metal processing, characterized in that, in order to increase the reaction rate, polarization of the witness anode is carried out with pulses lasting 5 s with anode current density AI m 1d2, which determines the tangent of the slope angles tg pi with respect to the dependence E f (t) of at least 5 V / s, and the mathematical processing is carried out according to 5. А1 9 Ф2 А2 tg 1 Р tg pz  5. A1 9 F2 A2 tg 1 P tg pz где v - скорость реакции бестокового восстановлени  никел , мкм/ч;where v is the reaction rate of the currentless reduction of nickel, µm / h; q - электрохимический эквивалент никел , г/А.ч;q is the electrochemical equivalent of nickel, g / A.h; р- плотность восстановленного никел , г/ем-;p is the density of reduced nickel, g / em; JAJ и 1д2 - анодные плотности тока, А/дм2;JAJ and 1d2 - anode current densities, A / dm2; tg f и tg pz тангенсы углов наклона касательных к зависимости (t), В/с.tg f and tg pz are the tangents of the slope of the tangents to the dependence (t), V / s. Фиг. IFIG. I Ре/г. 2Re / g 2 z z z, z4 zf zsz Фиг.Эz z z, z4 zf zsz Fig. E
SU904867273A 1990-09-17 1990-09-17 Method to determine the rate of current-free reduction of nickel RU1786189C (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU904867273A RU1786189C (en) 1990-09-17 1990-09-17 Method to determine the rate of current-free reduction of nickel

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU904867273A RU1786189C (en) 1990-09-17 1990-09-17 Method to determine the rate of current-free reduction of nickel

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU1786189C true RU1786189C (en) 1993-01-07

Family

ID=21536613

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU904867273A RU1786189C (en) 1990-09-17 1990-09-17 Method to determine the rate of current-free reduction of nickel

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU1786189C (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Электродные процессы при катодном осаждении и анодном растворении металлов. Сб. тр. под ред. А.В.Городыского. Киев: Наук, думка, 1980 г, с . 123. 2. Делимарский Ю.К., Андрийко А.А., Чернов Р.В. Автоматическа установка дл гравиметрических и электрогравиметриче- ски-х измерений - Укр. хим. журн. 1979, 45, № 10, с. 1033-1091. 3. Evaluation of Real Fime Rafe Monitor for Eleciroless Nickel Deposition. - By K.K, Kanarawa and Saad K. Doss. - J. Plating and Surface Fimishing. - 1987, 7, p 52, 4. Measurement of electroless plating rate forcopperand nickel baths byconlostafic method. Suruk M., Safo N.. Kamo Ken - ichi, Sato J.-J/ Electrochem. Soc, 1982, 129, N2 10, p. 2183-2187. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4461680A (en) Process and bath for electroplating nickel-chromium alloys
US6406611B1 (en) Nickel cobalt phosphorous low stress electroplating
Hadian et al. Residual stresses in electrodeposits of nickel and nickel–iron alloys
Fedrizzi et al. Corrosion behaviour of electrogalvanized steel in sodium chloride and ammonium sulphate solutions; a study by EIS
GB2024865A (en) Method for control of electrowinning of zine
JPS61110799A (en) Controller of metal plating cell
RU1786189C (en) Method to determine the rate of current-free reduction of nickel
Donahue et al. A study of the mechanism of the electroless deposition of nickel
Eickes et al. The electrochemical quartz crystal microbalance (EQCM) in the studies of complex electrochemical reactions
Bonou et al. Nucleation and growth of copper on glassy carbon and steel
JPH01208500A (en) Method and apparatus for controlling and/or preparing metal coating method
WO1982003095A1 (en) High-rate chromium alloy plating
Ibrahim Copper electrodeposition from non-polluting aqueous ammonia baths
Hung Kinetics of electroless copper deposition with hypophosphite as a reducing agenT
Bek et al. Effect of lead ions on the kinetics of gold deposition from cyanide electrolytes
Sadowska-Mazur et al. Electrodeposition and properties of tin-nickel/silicon carbide composite coatings
Hryniewicz On discrepancies between theory and practice of electropolishing
EP0315386A1 (en) Method and apparatus for electroless plating
El Din and A Comperative Study on the Microhardness
US4153519A (en) Silver-electroplating method using thiocyanic solution
Vasilevich Slepushkin et al. Quality control of coatings with the help of local electrochemical analysis
JPH01191785A (en) Phosphating method and processing solution
Schroeder et al. Adherence and Porosity in Ion Plated Gold
RU1772221C (en) Method of automatic control over electrochemical facing thickness
SU775197A1 (en) Method of mean-thickness control of part galvanic plating