Способ получения прочно сцепленных гальванических покрытий на магнетите

Способ получения прочно сцепленных гальванических покрытий на магнетите

Реферат

Изобретение относится к гальваностегии металлов на оксиды железа, в частности - на магнетит (Fe₃O₄), являющийся полупроводником n-типа. Может быть применено для осаждения декоративных и технически функциональных покрытий на оксидную основу.

Известен способ металлизации полупроводника (Пат. DE №3202484, опубликован 04.08.83), где прочная связь покрытия с подложкой достигается без предварительного травления, но путем активирования поверхности металлорганическими соединениями с последующей металлизацией основы.

Известен способ получения металлопокрытий на твердых телах (Пат. DE №3332029, опубликован 22.03.84), где прочность сцепления с основой достигается обработкой, включающей профилирование поверхности химическим травлением и нанесением металлического покрытия различными методами.

Известен способ получения металлического покрытия на полупроводниковой поверхности (Пат. US №4419390, опубликован 06.12.83) путем обработки поверхности восстановителями для придания нужных свойств и восстановления ионов металлопокрытия.

Указанные в приведенных выше аналогах способы не обеспечивают достаточную прочность сцепления металлопокрытия, наносимого электроосаждением на магнетит из стандартных электролитов.

Задачей изобретения являлось повышение прочности сцепления металла покрытия с магнетитом.

Поставленная задача решается тем, что перед нанесением покрытий осуществляют катодную поляризацию магнетита в растворе серной или фосфорной кислот при потенциостатических условиях в интервале 0.3-0.5 В (н.в.э.), с последующей гальваностатической анодной обработкой при плотностях тока 30-320 А/м².

Именно указанная выше совокупность приемов обработки поверхности магнетита перед нанесением покрытий позволяет получить предусмотренный технический результат. Таким образом, прочное гальваническое покрытие на магнетите получают при двух совместно выполняемых условиях:

1. активизации микрорельефа магнетита путем травления и обеспечения тем самым пористости оксида для более глубокого осаждения гальванического покрытия (геометрический фактор);

2. удалении продуктов гидролиза и стабилизации рельефа (химический фактор).

Активизация достигается катодной поляризацией магнетита в растворах кислот H₂SO₄ или Н₃PO₄, контролируемой по напряжению в пределах 0,3-0,5 В.

Условия по пункту 2 выполняются в тех же растворах при анодной поляризации магнетита, контролируемой по плотности тока в интервале 30-320 А/м².

Предложенное изобретение иллюстрируется чертежом, на котором показана зависимость логарифма плотности тока обработки магнетита в 0,5 М H₂SO₄ от его потенциала относительно нормального водородного электрода (н.в.э.). Активация магнетита происходит в области К, а удаление продуктов гидролиза и стабилизация рельефа - в области А, которые показаны заштрихованными на чертеже.

Пример.

Способ осуществляют следующим образом. Готовят 0,3 М раствор фосфорной кислоты, в который опускают электрод, выполненный из магнетита, затем его в течение 10 мин подвергают катодной поляризации при потенциале 0,3 В, т.е. процесс ведут в потенциостатических условиях. После этого электрод подвергают гальваностатической обработке при плотности тока 100 А/м. Обработанный таким образом электрод покрывают медью (50 мкм). Прочность сцепления полученного покрытия составляет 7,8 кг/см².

Другие примеры реализации предложенного способа отражены в таблице. Там же показана прочность покрытия в случае только катодной обработки или только анодной.

ТаблицаПрочность сцепления меди и никеля с магнетитом после обработки в 0,5 М растворе серной кислоты
Вид обработки	Потенциал, В (н.в.э.)	Плотность тока, А/м2	Область на чертеже	Прочность сцепления, кг/см2
Cu	Ni
Без травления	-	-	-	0.28	0.32
Катодный режим t=10 мин	0,3	-	К	1.15	0.83
Анодный режим t=10 мин	-	320	А	6.60	5.23
Сочетание катодного и анодного режимов	0,5	30	К+А	8.19	8.92

Способ получения прочно сцепленных гальванических покрытий на магнетите, отличающийся тем, что перед нанесением покрытий осуществляют катодную поляризацию магнетита в растворе серной или фосфорной кислот при потенциостатических условиях в интервале 0,3-0,5 В (н.в.э.) с последующей гальваностатической анодной обработкой при плотностях тока 30-320 А/м².