Россия
Получение качественно новых электрохимических покрытий никелем тесно связано с изучением кинетики электродных процессов и влияния добавок на механизм электрохимической реакции и наиболее информативными методами являются электрохимические методы анализа
никелирование, никель, вольтамперометрия, поляризация, механизм, кинетика
В настоящее время большое внимание уделяется разработке новых технологий нанесения качественных никелевых покрытий, поиску эффективных добавок к электролитам, позволяющих значительно улучшить процесс осаждения и получать покрытия с оптимальным набором полезных свойств. Никелевые покрытия широко применяются благодаря высокой антикоррозийной стойкости в атмосфере, в растворах щелочей и некоторых органических кислотах. Введение органических добавок (блескообразователей) в состав электролитов никелирования позволяет получать качественные блестящие покрытия без существенного снижения скорости электродного процесса, обладающие полезными физико-химическими свойствами.
Получение качественно новых покрытий невозможно без проведения исследований электролитов, изучения кинетики электроосаждения никеля в присутствии органических добавок, понимания механизма протекания электродных реакций. На сегодняшний день наиболее подробную картину и понимание кинетики электрохимических процессов нам демонстрируют электрохимические методы анализа – вольтамперометрия, метод поляризационных кривых.
Вольтамперометрия – один из наиболее сложных электрохимических методов. С помощью циклической вольтамперометрии можно получить объемную экспериментальную информацию о кинетике и термодинамике многих химических систем. Потенциал в данном методе изменяется циклически, например, по приведенным уравнениям реакций:
происходит циклическое изменение состояния исследуемого вещества. Графическим отображением происходящих на рабочем электроде электрохимических реакций является циклическая вольтамперограмма (ЦВА), которая состоит из двух ветвей – анодной и катодной. Регистрация циклических вольтамперограмм проводится в специальной трехэлектродной ячейке, которая состоит из электрохимической ячейки с тремя электродами (вспомогательный, рабочий и электрод сравнения), погруженными в раствор электролита и связанными с потенциостатом.
По циклическим вольтамперограммам определяют потенциалы катодного и анодного пиков Еп-к и Еп-а, соответствующие им катодные и анодные токи пиков Iп-а и Iп-к, потенциалы полуволны Е1/2к и Е1/2а.
При этом скорость изменения потенциала и пределы изменения потенциала остаются независимыми переменными. Скорость изменения потенциала является важной для понимания и распознавания механизма процесса, при этом правильный выбор пределов изменения потенциала может позволить избежать влияния других побочных процессов [1].
Метод поляризационных кривых позволяет более детально рассмотреть один из электродных процессов отдельно – например, катодное электроосаждения никеля. С помощью этого метода изучается зависимость между плотностью тока i, отражающей скорость процесса, и величиной потенциала электрода Е. При электролизе потенциал электрода сдвигается от своего равновесного значения Ер на величину ΔЕ (поляризация электрода) и тем сильнее, чем больше плотность поляризующего тока.
Данный метод позволяет определить природу замедленной стадии и оценить влияние органических добавок на поляризацию электродного процесса путем сопоставления экспериментальных зависимостей с известными кинетическими уравнениями перенапряжений: электрохимического (стадия разряда или перехода электрона), диффузионного (стадия транспортировки), реакционного (стадия химических реакций и превращений) и фазового (стадия кристаллизации). Поляризационные кривые, построенные в полулогарифмических координатах, позволяют определить ток обмена i0 и коэффициент переноса α, что является основными кинетическими параметрами электродного процесса, что дает по итогу сравнить качество полученных покрытий в выбранном интервале плотностей тока.
1. Будников, Г.К. Основы современного электрохимического анализа / Г.К. Будников, В.Н. Майстренко, М.Р. Вяселев. - Москва: «Мир», 2003. - 592 с.
