Структура электролитических осадков

Электролитические осаждаемые металлы отличаются внешним строением и особенностями внутренней структуры. Внешнее строение описывается совокупностью таких сведений о форме осадков, как сплошность (компактность), связь с формой подложки, качество поверхности, равномерность толщины и т. д. Все эти особенности формы осадков легко выявляются при визуальном осмотре или при микроскопическом обследовании осадков при малых увеличениях. Поэтому их иногда именуют макроструктурой катодных осадков.

Внутреннее строение осадков характеризуется формой, размерами и взаимным расположением зерен осадка, наличием пор, включений и других нерегулярностей, имеющих размер, сопоставимый с размерами зерен, наличием дефектов кристаллической структуры зерен. Эту информацию получают с помощью инструментальных методов (рентгеновские, электронно-микроскопические и др.), позволяющих выявить строение осадков на уровне размеров равных и меньше размера отдельных зерен. Поэтому совокупность таких данных иногда называют микроструктурой осадков.

По внешнему строению осадки принято подразделять па сплошные (компактные) и не сплошные. Первые не имеют разрозненных фрагментов, полностью заполняют подложку, повторяя ее форму и размеры. Не сплошные осадки образу­ются отдельными частицами, которые либо полностью изолированы друг от друга, либо контактируют друг с другом, но не образуют единого поликристаллического агрегата. Частицы не сплошных осадков имеют древовидную форму или форму лепестков, продольный размер частиц составляет 100-300 мкм, а поперечный на порядок меньше (рис.1.1).

Рис 1.1 Форма частиц электролитического порошка кадмия

В зависимости от условий получения частицы несплошных осадков могут по достижении определенных размеров самопроизвольно отделяться от поверхности подложки, образуя порошки, или задерживаться на поверхности подложки, служа центрами для роста новых частиц. В этом случае подложка обрастает так называемым губчатым осадком, форма которого при достаточно большой массе осадка уже не повторяет форму подложки. Такая губка обладает незначительной прочностью и легко распадается на куски или на отдельные первичные частицы при небольших усилиях. В гидроэлектрометаллургии получают, как правило, компактные осадки. Не сплошные осадки получают для получения металла в виде порошков.

Поверхность сплошных осадков может быть гладкой и негладкой (шероховатой). Гладкой называют поверхность таких осадков, у которых размер выступов и впадин меньше толщины осадка. Негладкие осадки имеют на поверхности выступы (сферолиты), получившие не совсем правильное название дендриты, они имеют сферическую форму, радиус и высота их сопоставимы с толщиной осадка. Такие образования могут занимать всю поверхность осадка, образуя поверхность типа «булыжной мостовой»; иногда они занимают часть поверхности, располагаясь отдельными скоплениями (рис.1.2).

Рис.1.2 Поверхность электролитического никеля с дендритами глобулярной формы

Поперечный разрез такого осадка (рис.1.3) показывает, что дендриты представляют собой вросшие в объем осадка образования конической формы, ограниченные сверху полусферой. Они могут образовываться в течение всего периода наращивания металла, то есть пронизывать толщу осадка на разную глубину, начиная с подложки и заканчивая поверхностью. Вследствие этого дендриты имеют разную прочностью скрепления с осадком. Дендриты, выступающие над поверхностью на высоту свыше половины толщины, можно легко отделить от осадка простукиванием молотком, После отделения дендриты оставляют в металле характерную лунку

.

	Рис.1.3. Схема осадка с глобулярными дендритами

Еще одним дефектом макроструктуры является, так называемый “ питтинг” (от англ.pit- ямка), при котором осадок на всю толщину или частично пронизан каналами цилиндрической формы диаметром 0,1- 1мм. Каналы питтинга могут распределяться по всей поверхности осадка или скапливаться на отдельных ее участках (рис.1.4).

Рис.1.4. Осадок электролитного никеля с “питтингом”

Образование осадков с дендритами может приводить к нарушению хода процесса электролиза вследствие повышения вероятности возникновения межэлектродных замыканий, ухудшению распределения тока по электродам. В вою очередь это приводит к снижению выхода по току, перерасходу электроэнергии и другим неблагоприятным последствиям. Поэтому режимы электролиза должны в максимальной степени обеспечить получение гладких, компактных осадков.

По микроструктуре катодные осадки представляют собой поликристаллические образования, в большинстве случаев построенные зернами конической формы, расширяющиеся по мере роста осадка (рис.1.5)

Рис.1.5. Микроструктура осадка электролитного никеля

Поэтому количество зерен на единицу поверхности уменьшается с увеличением толщины осадка. Средний диаметр зерен зависит от природы металла и находится в диапазоне от 10^-5 до10^-3см. для разных металлов. Диаметр зерен зависит от параметров электролиза (плотность тока, температура, состав электролита).

Дата добавления: 2015-08-05