Анодное окисление гипофосфита натрия и механизм действия стабилизирующих добавок в растворах химического никелирования

Возможность нанесения покрытий с уникальными свойствами (повышенная твердость, износостойкость, коррозионная устойчивость, магнитные характеристики) на непроводящие материалы — пластмассы, керамику, на сложнопрофилированные изделия, а также простота оформления процесса при небольших масштабах использования обусловливает применение химического никелирования в процессах изготовления печатных плат и разнообразных деталей и узлов, используемых в наукоемких производствах.

В ходе процесса в растворе протекают реакции восстановления ионов металла и окисления восстановителя. Для осуществления процесса необходим катализатор, поскольку в обычных условиях, находясь в растворе, окислитель и восстановитель не взаимодействуют друг с другом. По отношению к реакциям химического никелирования каталитическими свойствами обладают Со, №, Рё, а в качестве восстановителей могут выступать гидразин, борогидрид натрия, гипофосфит натрия и др. Как результат этого, химически осажденный сплав всегда содержит неметаллическую компоненту (С, Р, В), что отражается на его коррозионной устойчивости в различных средах.

Однако практическое осуществление процесса сопряжено с рядом трудностей, вызванных недостаточной стабильностью работы растворов химического никелирования, когда процесс осаждения протекает в объеме раствора, а не на поверхности детали. Чтобы предотвратить это явление, в раствор вводятся различные стабилизирующие добавки, роль которых сводится к подавлению активности частиц твердой фазы, возникающих в объеме раствора.

Несмотря на достаточно широкое распространение химического никелирования, механизм его изучен недостаточно глубоко вследствие протёкания сопряженных химических реакций — окисления гипофосфита натрия, восстановления водорода, фосфора, никеля.

В данной работе нами с использованием комплекса электрохимических и структурных методов (таких, как циклическая вольтамперометрия, импедансные измерения, хроноамперометрия, хронопотенциометрия, рентгено-структурный анализ, электронная микроскопия) проводилось изучение анодного окисления гипофосфита натрия — парциальной реакции химического осаждения никеля — на палладии — катализаторе процесса. Было изучено влияние таких факторов, как концентрация восстановителя, рН раствора, скорость развертки потенциала, присутствие стабилизаторов — тиомочевины (ТМ) и хлорида свинца — на кинетику данной реакции и коррозионную стойкость М-Р покрытий. Выбор материала электрода (Р<1) был также обусловлен тем, что, в отличие от Со и М, окисление гипофосфита на нем можно изучать в достаточно широком диапазоне потенциалов.

Что касается стабилизирующих добавок, подбор их в условиях промышленного применения чаще всего осуществляется эмпирическим методом, поскольку механизм действия стабилизаторов также недостаточно изучен, и это делает необходимым более глубокое исследование данной проблемы.

Следует отметить, что для осуществления рационального регулирования процесса и возможности получения покрытий с заданными свойствами становится необходимым изучение не только механизма действия стабилизирующих добавок, но и механизма процесса химического никелирования в целом.