Obrabotka Metallov 2011 No. 3

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 3 (52) 2011 86 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Нанесение покрытия производи- лось в гальванической ванне при обе- спечении гидравлического воздействия электролита на поверхность детали- катода и возможности насыщения потока пузырьками воздуха (рис. 1). Для измерения динамического напо- ра текущей жидкости использовалась трубка Пито. Гидропневматическое воздействие и насыщение потока элек- тролита пузырьками газа обеспечива- лось регулируемой подачей воздуха от компрессора. Рис. 1. Схема нанесения покрытий: 1 – фиксирующая трубка; 2 – турбинная мешалка; 3 – клапан; 4 – катод; 5 – анод Металлографические исследования структуры поверхностного слоя проводились на оптическом микроскопе Carl Zeiss AxioObserver A1m. , растро- вом электронном микроскопе Carl Zeiss ULTRA 55 , твердость покрытий оценивалась на приборе Wolp- ert Group 402MVD (микротвердость по Виккерсу). Размер зерен структуры покрытий определялся по ГОСТ 5639–82. Результаты исследований и обсуждения В результате проведённых экспериментов были получены электрохимические никелевые и медные покрытия, осажденные при различном воздействии потока электролита на поверх- ность катода (давление, доля воздуха в потоке) (рис. 2 и 3). На первом этапе экспериментальных иссле- дований была проведена оценка влияния насы- щения механоактивационного потока электроли- та пузырьками воздуха на структуру и твердость покрытий. На представленных графиках (рис. 4) продемонстрировано, что увеличение доли воз- духа в потоке приводит первоначально к умень- шению размера зерна и повышению твердости медных покрытий, что объясняется ингибированием кислородом и комплексообразованием в электроли- те, т.е. изменением состава раствора [2]. Дальнейшее увеличения воздуха, а следовательно, и количества пузырьков в растворе приводит к перенасыщению его газом, вследствие чего затрудняется подвод но- вых порций электролита к подложке, увеличению напряжения протекания процесса и ухудшению ха- рактеристик покрытий. При исследовании никелирования позитивного влияния насыщения потока электролита пузырьками воздуха выявлено не было (рис. 3). Как и при мед- нении, с возрастанием доли воздуха характеристики никелевых покрытий снижались. Полученные дан- ные определяют нецелесообразность применения воздушного потока при механоактивации катода в ваннах для никелирования. Полученные результаты определили необхо- димость проведения дополнительных экспери- ментальных исследований с целью определения влияния давления потока электролита на харак- теристики никелевых покрытий. Давление потока варьировались от 100 до 130 КПа. Анализ полу- ченных зависимостей (рис. 5) показал, что в ре- зультате гидравлического воздействия на катод и интенсивного подвода новых порций электролита к поверхности покрываемой детали процесс идет более интенсивно, позволяя получать более мелко- зернистые покрытия. а б Рис. 3. Структура медных покрытий при давлении потока 130 КПа: а – доля воздуха 0; б – доля воздуха 0,4 а б Рис. 2. Структура никелевых покрытий: а – давление потока 100 КПа; б – давление потока 120 КПа