Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Podstawowe pojęcia galwanotechniczne. Mechanizmy elektrolitycznego osadzania metali

Weber J., Socha J.

Inżynieria Powierzchni

|

2004

|

Nr 4

20-32

PL

Podano za Gerischerem schemat mechanizmu osadzania metali z kompleksów kationowych (akwakompleksów) w kąpielach kwaśnych. Z kolei, w kąpielach alkaliczno-cyjankowych, w których z kolei osadzany metal związany jest na ogół w kompleksie anionowym, schemat mechanizmu katodowego osadzania metalu omówiono na przykładzie rozładowania anionowego kompleksu metalu o liczbie koordynacyjnej 2. Rozpatrując mechanizmy elektrolitycznego osadzania metali, omówiono szczegółowiej poszczególne etapy tego procesu, a zwłaszcza szybkość reakcji przejścia (przeniesienia ładunku) oraz kinetykę elektrokrystalizacjL Szybkość reakcji przejścia rozważano w oparciu o fenomenologiczną teorię szybkości reakcji przejścia, natomiast kinetykę elektrokrystalizacji - w oparciu o model ad-jonowy, zaproponowany przez Bockrisa i Reddy'ego. Omówiono szczegółowiej mechanizmy elektrolitycznego osadzania z kąpieli kwaśnych miedzi, niklu i cynku, a z kąpieli słabokwaśnych - cynku i złota. Z kąpieli alkaliczno-cyjankowych osadzić można szereg metali i ich stopów. W artykule omówiono mechanizmy elektrokrystalizacji złota, srebra i miedzi oraz cynku. Mechanizm elektrolitycznego chromowania omówiono, przytaczając schemat osadzania chromu z elektrolitu zawierającego związki chromu(VI), zaproponowany przez badaczy japońskich.

EN

Mechanism of metals deposition from cationic complexes (aqua-complexes) in acid baths according to Gerischer is given. For alkaline-cyanide baths, where deposited metal in general is bounded into anionic complexes, the mechanism of cathodic metal deposition is described on the example of discharge of an anionic complex of the coordination number 2. With an examination of electrolytic metaIs deposition, the individual stages of that process are discussed in details, especially the rate of transition reaction (charge transfer) and the kinetics of electrocrystallization. The transition reaction was examined on the base of phenomenological theory of this reaction and the electrocrystallization kinetics - on the base of ad-ionic model proposed by Bockris and Reddy. More detailed discussion was made for the mechanism of electrolytic deposition of copper, nickel and zinc from acid baths, as well as - zinc and gold from weak-acid baths. From alkaline-cyanide baths many metals and theirs alloys can be deposited. Paper presents the discussion of electrocrystallization mechanism of gold, silver, copper and zinc. Mechanism of electrolytic chromium deposition is given for the schematic chromium deposition process from chromium(VI) containing bath, proposed by Japan investigators.

2

200 lat galwanotechniki. Elektrolityczne osadzanie metali - wczoraj i dziś

Socha J., Weber J.A.

Inżynieria Powierzchni

|

2004

|

Nr 1

3-10

PL

Lata 1803 - 1805 należy przyjąć za okres, w którym praktyczne zastosowanie znalazło zjawisko elektrolizy w procesie katodowego wydzielania metali. Przemyslowe zastosowanie galwanotechniki przypada na lata trzydzieste dziewiętnastego wieku, kiedy to uruchomiono w Anglii pierwszy warsztat posrebrzania. W pierwszej połowie XIX wieku we Francji zastosowano na skalę przemysłową proces srebrzenia galwanicznego wyrobów użytkowych imitujących przedmioty z masywnego srebra. W drugiej połowie XIX wieku zaczęto wydzielać powłoki miedziane z kąpieli kwaśnych, a także , podobnie jak złoto i srebro w pierwszej połowie, z kąpieli cynkowych. Te dwa typy kąpieli do miedziowania stosowane są do dnia dzisiejszego. Po udanym wprowadzeniu do produkcji metod elektrolitycznego srebrzenia, złocenia i miedziowania nastąpiły dalsze próby osadzania powłok z innych metali, m. in. z niklu i chromu, a także ze stopów tych metali. Należy jednak stwierdzić, że jeszcze w pierwszej połowie dwudziestego wieku galwanotechnika była rzemiosłem w ścisłym tego słowa znaczeniu. Dopiero w drugiej połowie XX wieku nastąpiły zasadnicze zmiany w dziedzinie galwanicznego pokrywania metalami, głównie szlachetnymi ze względu na zapotrzebowanie przemysłu elektronicznego. Oprócz powłok ochronno - dekoracyjnych i technicznych opracowano szereg technologii różnego rodzaju powłok stopowych i kompozytowyh jako powłok funkcjonalnych. Ogólnie biorąc, różnicę w tendencji rozwoju galwanotechniki w jej okresie początkowym i obecnym mozna by ująć w ten sposób, że dawniej uczono się jak elektrolitycznie wydzielać metal, a obecnie - w jaki sposób osiągnąć wymagane właściwości fizyko - chemiczne metalu lub jego stopu wydzielonego w najkrótszym czasie i najtańszą metodą.

EN

The years 1803 - 1805 should be assumed as a period, in which the electrolyse phenomena in the cathodic deposition of metals has found its practical application. Industrial implementation of electroplating was done in thirtieth of the nineteen century, when the first silver plating shop has been established in England. In the first half of XIX century silver plating process of domestic metalwares imitating solid silver articles has been applied on the industrial scale in France. In the second half of XIX century plating of copper coatings deposited from acid baths, as well from cyanide baths (like silver and gold coatings in the first half of century) has been started. These two types of copper plating baths are used till now. After successul introduction to the production of electrolytic methods of silver, gold and copper plating, further efforts were made for other metals deposition, e.g. nickel, chromium and metal alloys. Nevertheless it should be noted, that still in the first half of XIX century electroplating was a craft in the full meaning of this term. Only the second half of century has brought the fundamental changes in the field of electroplating of metals, especially the precious metals plating due to the development of electronic industry. Besides the protective, decorative and technical coatings, many various technologies of alloy and composite coatings deposition as functional coatings have been elaborated. Generally speaking, the difference in development trends of electroplating at its initial and present period can be summarized by following way: formerly it was learnt how to electrolytically deposit metals and nowadays - how to obtain the required physical and chemical properties of metal or its alloys deposited in shortest time and by cheapest method.

3

Kinetyka elektrochemicznego osadzania metali

Weber J.A., Socha J.

Inżynieria Powierzchni

|

2003

|

Nr 3

3-8

PL

W pierwszej części tego opracowania omówiono podstawowe ogólne zagadnienia z kinetyki elektrochemicznej dotyczące elektrolitycznego osadzania metali. W szczególności zdefiniowano pojęcie warstwy podwójnej z uwzględnieniem nowego modelu tej warstwy , tzw. modelu żelowego. Zdefiniowano pojęcie potencjału równowagowego i gęstości prądu wymiany. Szczegółowo omówiono zagadnienia związane z polaryzacją katody, jej rodzajami oraz towarzyszące im nadpotencjały. W niniejszej części opracowania omówiono szczegółowe pojęcia dotyczące elektrolitycznego osadzania metali. Między innymi dotyczą one pojęcia eletrodowo aktywnego jonu kompleksowego w procesie osadzania metalu i wielostopniowych reakcji elektrodowych. Podczas elektrolitycznego osadzania metalu z roztworu jego kompleksów może być aktywny elektrodowo, w określonym zakresie potencjałów, tylko jeden kompleks o określonej liczbie koordynacyjnej. Omówiono także teorię wielostopniowych procesów elektrodowych, uwzględniającą rodzaj i kolejność reakcji, która jest stopniem wyznaczającym szybkość (sws) całego procesu eletrodowego. Szczegółowo omówiono ważne dla galwanotechników osadzanie metalu w warunkach galwanostatycznych, bowiem z reguły procesy osadzania metali odbywają się przy stałej gęstości prądu. Podczas osadzania metalu, gdy szybkość procesu kontrolowana jest transportem masy, wytwarza się w pobliżu katody warstwa dyfuzyjna zubożona w jony metalu. Omówiono budowę tej warstwy, której grubość zależy od współczynnika dyfuzji jonu osadzanego metalu i czasu trwania procesu osadzania, nie zależy natomiast ani od zastosowanej gęstości prądu ani też od stężenia jonów metalu w głębi elektrolitu.

EN

In the first part of the paper the basic general problems of electrochemical deposition of metals have been presented. In particular the double layer notion has been defind taking into account its new model, so-called gel model. Notions of the equilibrium potential and the exchange current density have been defind. Problems related with electrode polarization, its nature and accompanying overpotential have been discussed in details. In this part the detailed notions of the electrochemical deposition of metals are presented, as among others - notion of electrode active complex ion in metal deposition process and multistage electrode reactions. During an electrolytic deposition of metal from the solution of its complexes, only one complex with a determined coordination number can be electrode active in determined potential range. Theory of multistage electrode reactions takes into consideration the type and sequence of reaction, which determines the rate (sws) of whole electrode process. Metal deposition in galvanostatic conditions is presented in details, which is important for platers, because metal deposition processes proceed as a rule at constant current density. During metal deposition, when the process rate is controlled by mass transport, a diffusion layer depleted in metal ions is formed at the cathode. Its structure is described in the paper. Its thickness depends on the diffusion coefficient of deposited metal ion and on the duration of deposition process, but is independent on the applied current density and the concentration of metal ions in the bulk of electrolyte.