ГЛАВА 2
МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Объекты исследований
В качестве рабочих электродов использовались медные пластины и стальные пластины с площадью поверхности S = 1-2 см2. Образцы представляли собой пластины, боковая и обратная поверхность которых была изолирована кислотостойким эпоксидным компаундом. Перед нанесением слоя олова или сплава олово - никель поверхность образцов подвергалась предварительной обработке по общепринятой методике [83]: шлифование, обезжиривание и активация.
Для исследований использовались электролиты, содержащие Sn2+ = 0,005- 0,5 моль/дм3; Ni2+ = 0 - 1,74 ; = 0,4-1,4 моль/дм3; NaCl =5 г/дм3; ДС-10 1-5 г/дм3; ОС-20 1-5 г/дм3. Все исследования, кроме оговоренных особо, проводились при комнатной температуре: 20-25 0С.
Растворы готовили из реактивов марки "х.ч" на дистиллированной воде, величину рН измеряли при помощи рН-метра рН-673 М.
2.2. Поляризационные измерения
Для изучения механизма и скорости электродных реакций, которые протекают на границе фаз электрод - электролит, использованы методы анализа поляризационных кривых, которые отображают зависимость плотности тока от потенциала электрода при протекании тока через электролитическую ячейку [84].
Поляризационные кривые снимали с помощью серийного блока приборов, основным из которых есть потенциостат ПИ-50-1.1 - прибор, который автоматически контролирует потенциал электрода и поддерживает заранее заданную его величину или изменяет ее по определенному закону.
В состав блока входит:
- программатор ПР-8;
- двухкоординатный самописец ЛКД -4-003;
- трехэлектродная стеклянная электролитическая ячейка ЯСЭ -2
Ячейка содержит рабочий, вспомогательные электроды и хлоридсеребряный электрод сравнения ЭВЛ -1М1, потенциал которого равен +0,2 В.
Потенциалы пересчитывались по водородной шкале.
Программатор ПР-8 предназначен для формирования напряжения, изменяющегося ступенчато или линейно, и используется как внешний задатчик напряжения к потенциостату.
В качестве регистрирующего прибора использован двухкоординатный самописец ПДА - 1, который отражает в прямоугольных координатах зависимости потенциала от времени при заданной плотности тока, а также - плотности тока от потенциала.
Рабочими электродами служили медные и стальные образцы, вспомогательными - оловянные и никелевые электроды. Скорость развертки составляла 0,001 - 0,1 В/с.
Обработка результатов измерений и экспериментальных данных проводились соответственно стандартных методов статистики и пакетов прикладных программ.
2.3. Определение катодного выхода по току олова и сплава олово-никель
Выход по току определяли с использованием источника постоянного тока Б5-46 и медного кулонометра [85]. Массы осажденных олова и сплава олово-никель определялись взвешиванием образцов на аналитических весах АДВ-200М до и после осаждения покрытий. ВТ олова расчитывали по формуле:
, (2.1)
где и - электрохимические эквиваленты олова и меди, г/А*ч;
и - масса катодных осадков олова (в исследуемом растворе) и меди (в медном кулонометре), г.
Для определения ВТ сплава олово-никель, методом рентгенофлуоресцентного анализа определяли процентное содержание металлов. Расчет концентраций производился методом фундаментальных параметров без применения специальных эталонов. Состав сплава определялся на рентгеновском универсальном спектрометре "Спрут". Исходя из содержания олова и никеля в сплаве олово-никель расчитывался электрохимический эквивалент сплава (под конкретное содержание металлов). ВТ сплава расчитывали по формуле:
, (2.1)
где и - электрохимические эквиваленты сплава олово-никель и меди, г/А*ч;
и - масса катодных осадков сплава олово-никель (в исследуемом растворе) и меди (в медном кулонометре), г.
2.4. Приготовление исследуемых электролитов
2.4.1. Приготовление сульфаматного электролита оловянирования
Приготовление сульфаматно-сульфатного электролита производили растворением сульфата олова и сульфаминовой кислоты, при этом необходимо следить за температурой электролита - она не должна превышать 35 0С
Приготовление сульфаматного электролита производили методом анодного растворения олова в сульфаминовой кислоте. Для этого приготовленный раствор этой кислоты помещается в анодное пространство электролизера разделенного анионообменной мембраной. В анодное пространство завешиваются оловянные электроды. В катодное пространство помещается раствор серной или сульфаминовой кислоты с концентрацией 50 - 80 г/дм3 и медный или стальной электрод. Насыщение раствора оловом проводится при анодной плотности тока Jа=100 А/м2, ВТ=99 % и катодной Jк=500 А/м2. Отдельно готовится раствор ДС-10. Раствор сульфамата олова с требуемой концентрацией из анодного пространства смешивается с раствором ДС-10 и переносятся в электролизер.
2.4.2. Для приготовления сульфаматного электролита осаждения сплава олово-никель в раствор сульфаминовой кислоты добавляют раствор сульфамата никеля и анодно насыщают оловом. Добавляют ПАВ.
2.4.3. Корректировка электролита, проводили корректировку рН раствора. В случае необходимости доведения рН до значения 2 - 3,6 электролит корректируется с помощью раствора щелочи и серной кислотой. Кроме того, проводили фотоколориметрическим методом анализ электролита на основные компоненты Ni2+, Sn2+.
- ионы Ni2+ пополняются из растворимых анодов;
- ионы Sn2+ пополняются из растворимых анодов;
2.5. Количественный анализ олова и никеля
Определение содержания ионов никеля в растворе фотоколориметрическим методом [86, 87]. Этот метод основа