

Родирование | Описание гальванического процесса | Свойства покрытия | Электролиты
Содержание:
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 | 40-50° 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 | 40-50°С |
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 | 40-50° С |
Плотность тока | 2-10 А/дм2 |
Хлоридная ванна | |
Гексахлорородат(III) натрия (Na3RhCl6) | 2г/л |
HCl | 60-70 мл/л |
Аноды | Платиновые |
Температура | 40-50° 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.
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.
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.
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.
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 70° 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 70° C.
Рассеивающая способность ванны этого типа хорошая.
Читайте также статьи
Механизм и технология меднения
Что такое медь? Механизм меднения. Основные электролиты и режимы процесса.
Механизм серебрения
Что такое серебро? Механизм серебрения из цианистого электролита. Виды электролитов.
Механизм оловянирования (лужения)
Что такое олово и висмут? Механизм оловянирования и структура покрытия
Хотите стать нашим клиентом?
Просто оставьте Вашу заявку, заполнив форму справа и мы свяжемся с Вами в ближайшее время. Спасибо!
Отправляя заявку, Вы даете согласие на обработку Ваших персональных данных. Ваши данные под защитой.