Фазовый состав, структура и свойства электроосажденных сплавов

Идентичны ли сплавы, электроосажденные при комнатной или несколько повышенной температуре, со сплавами такого же состава, по полученными обычным металлургическим способом? На этот вопрос нельзя дать однозначный ответ.

В качестве примера можно привести электроосажденный оловянноникелевый сплав (NiSn); который другим, кроме электролитического, способом вообще получить не удается. В то же время ряд электроосажденных сплавов как по фазовому составу, так и по физико-механическим свойствам не отличаются или почти не отличаются от сплавов аналогичного состава, но полученного кристаллизацией из расплавленного состояния.

Если подвергать электролизу раствор, содержащий сульфат меди и кадмия, то по мере уменьшения содержания медной соли в электролите катодный осадок будет все меньше походить на медь, а потенциал сплава будет постепенно приближаться к потенциалу кадмия, но существенно отличаться от потенциалов сплавов, полученных кристаллизацией из расплавленного состояния, — у последних потенциал резко снижается при достижении интерметаллида Cu₂Cd3.

Потенциалы медноцинковых электроосажденных сплавов плавно меняются без каких-либо скачков, в то время как для таких же сплавов, полученных кристаллизацией из расплавленного состояния, потенциалы меняются скачкообразно в соответствии с диаграммой состояния. Сильно отличаются друг от друга потенциалы сплавов, электроосажденных из цианистых и нецианистых электролитов. По-видимому, это следует объяснить гетерогенностью сплавов, электроосажденных из нецианистых электролитов. В табл. 15 сопоставлены значения потенциалов покрытий в 1-н. ZnSO₄ в зависимости от состава покрытия и природы электролитов, из которых они получены.

Фазовый состав электроосажденных сплавов исследовали рентгенографическим методом. Было установлено, что сплавы Ag—Cd и Pb—Sn находятся в полном соответствии с диаграммой состояния, в то время как при электроосаждении сплавов Ag—Pb и Си—Sn получаются пересыщенные неустойчивые твердые растворы. В сплавах, полученных обычным металлургическим способом, растворимость свинца в серебре не превышает 1,3%; при электролитическом осаждении удается ввести в твердый раствор 8,4% Pb, но после четырехчасового нагрева при температуре 300° С происходит распад пересыщенного твердого раствора с выпадением избыточного свинца. Меднооловянные сплавы, осажденные из станнатно-цианистых электролитов, по данным рентгеновского анализа, представляют пересыщенные твердые растворы вплоть до 14,1 % Sn.

Часто наблюдаемую слоистую структуру электроосажденных сплавов Фауст объясняет чередующимся обеднением прикатодного слоя ионами более благородного металла вплоть до достижения потенциала ионов разряда менее благородного металла и последующим пополнением в результате диффузии прикатодного слоя ионами более благородного металла.

По мнению некоторых исследователей, электроосажденные сплавы не всегда находятся в термодинамическом равновесии и лишь в результате более или менее длительного нагрева при определенной температуре они приходят в равновесное состояние. На рис. 31 показано, как повлиял отжиг на структуру серебряносвинцового (6,7% Pb) и железоникелевого сплава.

До отжига видно ярко выраженное слоистое строение, которое характерно также для других электроосажденных сплавов (Ag—Pb, Fe—Ni). Темные зоны соответствуют участкам с повышенным содержанием свинца. После 10 ч нагрева при 600° С включения свинца коагулируют, а после 24-ч нагрева электроосажденный сплав приобретает структуру, характерную для нормальной свинцовистой бронзы.

На рис. 32 показано фазовое строение ряда электроосажденных сплавов непосредственно после процесса электролиза и после нагрева до температуры рекристаллизации. Одни сплавы не претерпевают никаких фазовых превращений, например Си—Zn из цианистых электролитов, а на других сплавах видны весьма существенные изменения.

Рис. 31. Микроструктуры электроосажденных сплавов: а — Ag—Pb (9% Pb); б — Fe-Ni (7,8% Fe)

Рис. 32. Фазовое строение электроосажденных сплавов непосредственно после электролиза (а) и после нагрева до температуры рекристаллизации (б)