Логотип НПП Электрохимия
НПП Электрохимия
Завод гальванических покрытий и металлообработки

elhim.ekb@yandex.ru

8-912-044-66-44

8-922-162-66-44

С 9.00 до 17.00

Родирование | Описание гальванического процесса | Свойства покрытия | Электролиты

Содержание:

 

1. Введение

2. Рекомендуемые толщины родиевых покрытий

3. Составы электролитов родирования

 

1.Введение 

Родий - твёрдый металл серебристо-серого цвета, один из шести металлов платиновой группы, каждый из которых характеризуется высокими температурами плавления, высокой стабильностью и хорошей устойчивостью к коррозии. Родий более стоек к химическому воздействию, чем платина. Его поверхность окисляется только при очень высоких температурах. При нормальных и умеренно повышенных температурах он не подвержен окислению или потускнению.

 

Физические свойства родия:

Плотность (н.у.): 12,41 г/см³;

Температура плавления: 1963° C;

Теплопроводность (300 K): 150 Вт/(м·К);

Атомная масса: 102,9 г/моль;

Удельное электросопротивление: 0,047 (Ом*см);

Электродный потенциал: +0,8В.

 

Покрытия родием широко используются:

В качестве долговременной защиты от атмосферной или морской коррозии в силовой электротехнике. Родиевые покрытия намного тверже, электропроводнее, более устойчивы к истиранию и менее пористы, чем платиновые. Поэтому они могут использоваться в скользящих (трущихся) контактах с высокой нагрузкой.

Как идеальный контактный материал в слаботочных радиочастотных цепях, где малейшее изменение напряжения в цепи вызывает ложные сигналы.

Как долговечная и физиологически безопасная отделка хирургических инструментов.

В приборных зеркалах, кинопроекторах, ИК-отражателях и аналогичных устройствах, благодаря одновременно высокой отражательной способности и термостойкости (отсутствии потускнения).

2. Рекомендуемые толщины родиевых покрытий.

Толщина родиевых покрытий зависит от их назначения: 

В декоративных целях: до 0,13-0,25 мкм; 

Для повышения светоотражающей способности поверхности: до 1,27- 2,03 мкм; 

В электрических контактах: от 5,1 до 12,7 мкм.

3. Составы электролитов родирования.

Родий может быть получен из сульфатных, хлоридный, сульфоматных, перхлоратных, фторборатных и нитратных ванн. Комплексные ванны содержат: лимонную, винную, молочную или борную кислоту. 

Примеры электролитов родирования приведены в таблице ниже.

 

Фосфатный электролит
Фосфат родия (RhPO4) 2 г/л
Фосфорная кислота 40-80 мл/л
Аноды Платиновые
Температура 40-50о С
Плотность тока 2-10 А/дм2
Сульфатная ванна
(Rh2(SO4)3) 1,3-2 г/л
Серная кислота 25-80 мл/л
Аноды Платиновые
Температура 40-50оС
Плотность тока 2-10 А/дм2
Смешанная фосфатно-сульфатная ванна
Фосфат родия (RhPO4) 2 г/л
Серная кислота 25-80 мл/л
Аноды Платиновые
Температура 40-50о С
Плотность тока 2-10 А/дм2
Хлоридная ванна
Гексахлорородат(III) натрия (Na3RhCl6) 2г/л
HCl 60-70 мл/л
Аноды Платиновые
Температура 40-50о С
Плотность тока 2-10 А/дм2

 

3.1.Хлоридные ванны.

 

Из хлоридных ванн невозможно получить высокоотражающие и качественные покрытия, если подложка коррозионно-активна в электролите. Так, ион хлора ускоряет коррозию большинства металлов, особенно меди, где Cl- является сильным лигандом для Cu(I). Смещение потенциала коррозии подложки в сторону более отрицательных значений увеличит скорость реакции цементации. Диаграммы распределения ионов Rh3+ в хлоридной ванне приведены на рисунке 1.

Диаграммы распределения ионов Rh3+ в зависимости от pH

Рисунок 1 - Диаграммы распределения ионов Rh3+ в зависимости от pH (сплошные линии) и концентрации хлоридных лигандов (пунктирные линии).

 

Напротив, покрытия на инертной подложке, например стеклоуглероде, превосходны. 

Поэтому ванны на основе хлоридов можно использовать для покрытия металлических компонентов родием, если они используются в сочетании с соответствующим подслоем из инертного материала.

 

На рисунке 2 показаны две циклические вольтамперограммы с различными пределами отрицательного потенциала для водного раствора 10 мМ Rh (III) и 1М NaCl на неподвижном дисковом электроде из стеклоуглерода. Обе записаны со скоростью развертки 20 мВ/с. 

 

При сканировании в сторону отрицательных потенциалов наблюдается крутой и хорошо сформированный катодный пик I при Ep= -310 мВ (SCE) и ip=0,6 А/дм2. Вольтамперограмма на рисунке 2а имеет все особенности, ожидаемые для электродной реакции, приводящей к новой металлической фазе на поверхности углерода.

 

Анодный пик для родия никогда не наблюдался, что можно было бы интерпретировать с точки зрения отслоения металла. Наиболее очевидно, что существует значительная «петля зародышеобразования», есть  диапазон потенциалов от -275 до -120 мВ, где катодный ток выше при обратном сканировании, чем при прямом.

Циклические вольтамперограммы для водного раствора Циклические вольтамперограммы для водного раствора

Рисунок 2 - Циклические вольтамперограммы для водного раствора 10 мМ Na3RhCl6 + 1М NaCl на полированном неподвижном дисковом электроде из стеклоуглерода. Предел сканирования: а -600 мВ; b -900 мВ. Скорость сканирования 20 мВ/с. Температура 298К. Площадь электрода 0,08 см2. pH=3.9

 

На рисунке 3 показана вольтамперограмма в растворе с pH=1,7. Наблюдается крутой и хорошо выраженный катодный пик I при Ep = -310 мВ (SCE) и плотности тока, аналогичной наблюдаемой в растворе при pH=3,9. 

 

Однако при немного более отрицательных потенциалах есть второй пик восстановления II при Ep = -440мВ (SCE). 

 

На обратном сканировании есть два анодных пика, III и IV, при -350 и -250 мВ соответственно. Пик при -310 мВ обусловлен реакцией Rh (III)→ Rh, что подтверждается визуальными наблюдениями за поверхностью электрода. Все другие пики соответствуют реакциям на только что сформированной родиевой поверхности.

Циклические вольтамперограммы для водного раствора 10 мМ Na3RhCl6

Рисунок 3 - Циклические вольтамперограммы для водного раствора 10 мМ Na3RhCl6 + 1M NaCl на полированном неподвижном дисковом электроде из стеклоуглерода. Скорость сканирования 20 мВ/с. Температура 298 К. Площадь электрода 0,08 см2. (pH=1,7)

 

Изучение поверхности осадка родия из хлоридной ванны при pH=4, полученного на низкой плотности тока - 0,01 А/дм2, показало, что покрытие состоит из перекрывающихся полусфер (рисунок 3). Однако, при снижении pH или повышении плотности тока, четкая структура покрытия уже не проявлялась.

СЭМ изображение Rh на стеклоуглероде

Рисунок 4 - СЭМ изображение Rh на стеклоуглероде, полученного при плотности тока 0,01 А/дм2 в течении 150 мин. Из водного раствора 10м М Rh3+ + 1 МNaCL. pH=4.

 

3.2 Сульфатные ванны.

 

Данный электролит дает очень гладкие светло-серые покрытия толщиной до 12,7-25,4 мкм при комнатной температуре и i=3 А/дм2. При i>10 А/дм2 покрытие матовеет и становится шероховатым.

 

Растрескивание, которое минимально при комнатной температуре, становится чрезвычайно серьезным при повышении температуры осаждения до 70о C. Покрытия имеют яркий матовый вид. Растрескивание при повышенных температурах можно уменьшить, увеличив содержание H2SO4 в ванне до 100 мл/л.

 

Катодный выход по току составляет порядка 75% при комнатной температуре. По мере увеличения плотности тока выход по току падает с 75% при 3 А/дм2 до 56% при 10 А/дм2. По мере того, как концентрация родия в ванне уменьшается во время работы, выход по току уменьшается с 75% до 30% при комнатной температуре, но остается на уровне примерно 70% при 70о C.

Рассеивающая способность ванны этого типа хорошая.

 

 

Оцените статью. Всего 1 клик!

(10 оценок, среднее: 4,90 из 5)

Данная статья является интеллектуальной собственностью ООО "НПП Электрохимия". Любое копирование информации возможно только с разрешения владельца сайта. Размещение активной индексируемой ссылки на https://zctc.ru обязательно.


Читайте также: