Применение реверсивного (обратного) тока в гальванических процессах

Реверсивный ток в гальванике применяют для улучшения свойств покрытий, повышения равномерности покрытия, для интенсификации и ускорения процесса осаждения металла. Под реверсивным током понимают такой постоянный ток, полярность которого периодически изменяется по заданному закону, а электрохимический процесс при этом не прерывается. Это позволяет сократить длительность процесса, улучшить качество металлического осадка, увеличить плотность тока и снизить концентрацию положительно активных веществ в электролите. Процесс осаждения металлов на реверсивном токе не может быть применен для всех электролитов, однако для некоторых кислых и особенно щелочных электролитов он эффективен. К числу процессов, которые получили широкое промышленное применение, и в которых применение реверсивного тока оправдано, следует отнести: хромирование, меднение, серебрение, кадмирование, цинкование, латунирование и золочение в цианистых электролитах, а также меднение в кислом электролите. Получены положительные результаты при железнении реверсивным током. В промышленном масштабе положительное воздействие реверсивного тока проверено на процессах рафинирования меди, электролитического выделения цинка. Установлено, что при одинаковых средних скоростях осаждения металла электролиз реверсивным током, сопровождается более высокой концентрационной поляризацией, чем электролиз постоянным током. Такие приемы, как прерывание тока, наложение переменного тока на постоянный, реверсивный ток, дают возможность при постоянных условиях электролиза регулировать качество осадка по его характеру и структуре из-за снятия диффузионных ограничений. Исследования показали, что периодическое изменение направления тока (реверсивный ток) при электроосаждении металлов по своей значимости в интенсификации процессов и в улучшении качества покрытий зачастую превосходит любой из перечисленных выше факторов. Как показывает практика, гальванопластика – это длительный процесс, достигающий иногда трех-четырех, а иногда и более суток. Результаты многих исследований в этих направлениях оказались очень ценными для гальванотехники и реверсирование тока при электроосаждении металлов получает все более широкое применение в гальванических цехах.

• Хромирование. Реверсирование применяют при осаждении как обычных, так и пористых осадков хрома. При реверсивном токе к изложенным явлениям перерыва процесса добавляется кратковременное анодное травление растущего хромового покрытия. В результате этого усиливается сглаживание покрытия, так как не только прекращается рост кристаллов хрома (дендритов), но происходит растворение активных точек кристаллизации и выступающих над поверхностью начальных шишкообразований. Наряду с этим возможно уменьшение наводороживания покрытия за счет окисления при анодной поляризации водорода, максимальная концентрация которого сосредоточена в тонком поверхностном слое покрытия. Электролиз с применением реверсивного тока обеспечивает также меньшую пористость покрытия. Хромирование реверсивным током не изменяет усталостную прочность стали. При реверсивном токе на сталях низкой прочности хромирование значительно меньше снижает предел усталостной прочности по сравнению с хромированием на постоянном токе. Для высокопрочных сталей реверсирование тока заметно не влияет на предел усталостной прочности после хромирования.
• Меднение. Лучшие результаты при осаждении предварительного слоя меди можно получить, применяя реверсивный ток. При электролизе реверсивным током в приэлектродном пространстве происходит процесс выравнивания концентрации разряжающихся ионов за счет растворения осадка и диффузии объема раствора. Повышение в приэлектродном слое концентрации разряжающихся ионов приводит к снижению концентрационной поляризации, в результате чего оказывается возможным увеличить рабочую плотность тока и тем самым в какой-то мере компенсировать снижение средней скорости осаждения металла за счет растворения осадка.
• Борирование. Процесс электролизного борирования в 1,5 - 2 раза интенсифицирует применение реверсивного тока, при котором насыщаемое изделие служит попеременно то катодом, то анодом. Увеличение глубины слоя при электролизе реверсивным током объясняется повышением концентрации бора на поверхности катода. Это происходит в результате снижения катодной поляризации, что позволяет повысить плотность тока и увеличить выход бора по току.
• Серебрение. Скорость осаждения серебра и качество серебряных покрытий можно значительно повысить, применяя реверсивный ток. Реверс при серебрении дает более плотный осадок и сразу получается металлический цвет с блеском, а также при применении реверсивного тока можно в 1,5 раза увеличить плотность тока, что в свою очередь уменьшит время покрытия. Применение реверсного тока позволяет в начальной стадии затормозить процесс роста дендритов (шишкообразований) на поверхности детали, т.к. реверсный (обратный) ток в первую очередь снимает бугорки, выравнивая и сглаживая поверхность детали.
• Электрополирование алюминия. Среди других разнообразных областей применения электролитического полирования вместо механического следует отметить электрополирование алюминия с применением реверсивного тока для получения зеркальной поверхности на алюминиевых рефлекторах.
• Никелирование. Для получения блестящих осадков никеля из обычных электролитов при плотности 10A/дм2 рекомендуется применение реверсивного тока.
• Обработка поверхности. Для ускорения процесса окисления поверхностно-структурного графита иногда пропускают через соляную ванну реверсивный электрический ток, при этом обрабатываемое изделие служит одним из электродов, а вторым электродом является металлический тигель. Наличие реверсивного тока позволяет получить изделие после обработки без слоя окислов на поверхности. Обычно для окисления поверхностного графита достаточно 10 - 15 мин нахождения чугунного изделия в соляной ванне. При этом следует иметь в виду, что излишняя выдержка изделия в соляной ванне приводит к ухудшению последующего лужения.

Скорость осаждения покрытий только постоянным током сравнительно невелика. Применение реверсивного тока и ультразвука позволяет в значительной мере ускорить процесс получения покрытий. При этом улучшается качество покрытия и повышается блеск без применения блескообразующих добавок, которые создают внутренние напряжения в покрытии, увеличивают их хрупкость и не обеспечивают достаточно высоких защитных свойств покрытия. Покрытия, получаемые с использованием реверсивного токаи и ультразвука, обладают повышенной стойкостью к потускнению