Методические рекомендации Форма и указания ф со пгу



бет9/13
Дата19.01.2023
өлшемі0.6 Mb.
#417257
түріМетодические рекомендации
1   ...   5   6   7   8   9   10   11   12   13
Байланысты:
62715-1
А. С. Пушкин. Моцарт и Сальери
Контрольные вопросы

  1. Какие основные электродные процессы идут на аноде, на катоде при электролизе раствора поваренной соли?

  2. Напишите суммарный процесс электролиза

  3. Какие побочные электродные процессы идут на аноде и катоде?

  4. Почему необходимо очищать рассол от ионов кальция и магния?

  5. В чем заключается содово-каустический метод очистки рассола от ионов кальция и магния?

  6. Как влияет качество очистки рассола на выход продукта?




  1. Гальванические покрытия стальных изделий медью, цинком и никелем



Лабораторная работа №5


Теоретическая часть

Для улучшения эксплуатационных качеств металлических изделий очень часто их поверхность подвергают различной обработке. Одним из видов обработки является гальванические покрытия – это металлические покрытия, полученные электролизом. Покрытия делаются для различных целей: защиты от коррозии (цинковые, оловянные, никелевые и др. покрытия), придания изделия красивого внешнего вида (хромирование, серебрение, золочение) и другие, увеличения твердости поверхностного слоя деталей (хромирование), создание поверхности с большой электропроводностью (серебрение, меднение) и т. п.


При каждом гальваническом процессе для получения хорошего покрытия необходимо соблюдать определенные условия гидролиза. Для нанесения металлических покрытий, изделия помещают в соответствующий электролит и соединяют с отрицательным полюсом внешнего источника тока. Он является катодом: на его поверхности восстанавливаются катионы и образуют металлические осадки, состоящий из многочисленных кристаллов. Эти осадки являются хорошим покрытием только в том случае, если обладают мелкокристаллической структурой. Анодом, как правило, служит тот металл, который наносится на поверхность изделия (рисунок 1)



Рисунок 1 – Гальваническая ванна.



  1. Сосуд – электролизер.

  2. Катод.

  3. Анод.

  4. Электрическая схема.

Качество нанесенного слоя зависит отряда факторов; от состава электролиза (его концентрация, чистота и рН), от плотности тока, то температуры электролита, от наличия специальных добавок и от предварительной подготовки поверхности. Концентрация раствора электролита обычно ограничивается растворимостью соли, так как нельзя работать с насыщенными или близкими к насыщению растворами, ибо небольшое понижение температуры может вызвать в них образование осадка. Очень низкая концентрация также нежелательна, так как это может помешать нормальному росту кристаллов. Чистота электролита имеет большое значение для получения хороших покрытий. Содержащиеся в растворе примеси, выделившись на катоде портят качество покрытия. рН раствора электролита влияет следующим образом: при низких значениях рН , то есть когда концентрация ионов водорода велика, возникает опасность , что на катод вместо восстановления катионов металла (или одновременно с ними) будут восстанавливаться ионы Н+ и способностью растворяться во многих металлах, а затем легко выделяться из них, портит покрытие, кроме того на восстановление водорода тратится электрическая энергия. Но и значение рН порядка 6-7 (среда, близкая к нейтральной) оказываються непригодными, потому что в такой среде многие соли сильно гидролизуються, образуя основные соли или гидроксиды металлов [Zn(OH)2, Ni(OH)2]и т.п. Эти малорастворимые вещества заносятся движением жидкости на катод и мешают нормальной кристаллизаций металла. Поэтому на практике стремятся так регулировать кислотность раствора, чтобы избежать выделения водорода, с одной стороны, и помешать образованию нерастворимых соединений металлов – с другой.


При употреблении многих простых электролитов практически установлено, что значение их рН должно быть в пределах 3, 8, - 5, 2. Плотность тока является одним из самых важных параметров гальванического режима. Скорость электрохимической реакции и скорость любой химический реакции оценивается количеством вещества, полученным в единицу времени. Масса вещества опытно выделенного при электролизе, прямо пропорционально силе тока и времени прохождения, следовательно, скорость электролиза находится в прямой пропорциональной зависимости от силы тока. Ввиду того, что электрохимические реакции идут на границе раздела электрод - раствор, скорость процесса будет определяться поверхностью электрода. Поэтому принято силу тока, характеризующую скорость электролиза, относить к единице поверхности. Это отношение силы тока к величине поверхности электрода называется плотностью тока.
 , где
  - плотность тока в А/м2
I – сила тока, А
S – площадь электрода, м2.

Правильный выбор плотности тока в режиме электролиза определяет качество полученного покрытия. Само собой разумеется, что высокая плотность вызывает большую скорость процесса, т.е. дает возможность обеспечить высокую производительность труда. Однако, если плот­ность тока слишком велика, скорость восстановления ионов становится настолько большой, что концентрация ионов в слое электролита около катода очень сильно уменьшается, так как ионы из слоев раствора, далеко отстоящих от катода, не успевают вовремя подойти к катоду. Кристаллические зародыши образуются на катоде, но для их нормального роста не хватает восстановленных атомов металла. Тем не менее, на производстве иногда применяются большие плотности тока при этом процесс ведут с перемешиванием раствора электролита или при высокой температуре. При таких условиях не наблюдается снижения концентра­ции ионов металла в прикатодном слое.


При малых плотностях тока изменение концентрации электролита вблизи катода не оказывает существенного влияния на процесс роста кристаллов, что способствует получению крупнокристаллических слоев. Оптимальная величина плотности тока для каждого вида покрытий под­бирается опытным путем, специальные добавки, способные адсорбироваться на катоде, вводятся в раствор электролита для улучшения качества покрытий.
Процесс выделения металла на катоде часто сопровождается побочными электрохимическими реакциями, например, сопутствующим выделением водорода. Поэтому только часть тока, подаваемого на ванну, затрачивается на полезный разряд ионов металла, и количество полученного металла оценивают величиной выхода по току.
Выходом по току называется отношение массы вещества, фактически выделившегося в процессе электролиза, к массе, которая должна
выделиться теоретически ( т.е. по закону Фарадея):

η    100%


Согласно закону Фарадея,


m = K t , где
K - электрохимический эквивалент, равный числу граммов вещества, выделенному на катоде при прохождении через раствор электролита одного кулона.
I - сила тока, a
t – время, час.
Для определения выхода по току надо знать массу осажденного на катоде металла и количество прошедшего через раствор элект­ричества.
Гальванические покрытия удерживаются прочно только на чистой поверхности, свободной от оксидов, жировых пятен и налетов грязи. Поэтому рекомендуется предварительно подготовить поверхность. Для работы используются стальные отшлифованные и полированные пластинки, обычно небольшие по величине ( 30-40 см2). Если сталь, из которой изготавливались образцы, чиста и не слишком шероховата, то в этом случае образцы, отшлифованные наждаком до блеска, промывают водой и подвергают химической обработке, заключающейся в обезжири­вании, травлении и декапировании. Для обезжиривания применяют органические растворители (бензин, керосин, ацетон) и горячие растворы щелочей. Щелочи омыляют растительный и животные жиры, образовавшееся мыло легко смывается водой. Качество обезжиривания определяют по смачиванию водой. Травление в растворах кислот позволяет очистить металл от окисной пленки и ржавчины. Для предотвращения растворения самого металла и травильные растворы вводят специальные присадки (ингибиторы), которые адсорбируются на поверхности, предохраняя её тем самым от воздействия кислоты. Травление черных металлов проводят в соляной или серной кислотах, а цветных в азотной. Декапирование представляет собой легкое травление поверхности в разбавленных раство­рах кислот в течение 1-2 минут с целью удаления следов окисной пленки перед непосредственным погружением детали в гальваническую ванну.


Достарыңызбен бөлісу:
1   ...   5   6   7   8   9   10   11   12   13




©melimde.com 2023
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет
Сабақтың тақырыбы
бойынша жиынтық
жиынтық бағалау
Сабақ тақырыбы
Сабақтың мақсаты
бағдарламасына сәйкес
ғылым министрлігі
тоқсан бойынша
Реферат тақырыбы
бағалауға арналған
сәйкес оқыту
Сабақ жоспары
оқыту мақсаттары
жиынтық бағалауға
арналған тапсырмалар
білім беретін
бағалау тапсырмалары
Қазақстан республикасы
Қазақстан тарихы
жиынтық бағалаудың
мерзімді жоспар
тоқсанға арналған
республикасы білім
Жалпы ережелер
бекіту туралы
нтізбелік тақырыптық
арналған жиынтық
жалпы білім
болып табылады
Қазақстан республикасының
Зертханалық жұмыс
арналған әдістемелік
рсетілетін қызмет
оқыту әдістемесі
Мектепке дейінгі
Қазақ әдебиеті
бағалаудың тапсырмалары
Инклюзивті білім
Қысқа мерзімді
білім берудің
пәнінен тоқсанға
тақырыптық жоспар
қызмет стандарты
туралы жалпы
атындағы жалпы
пайда болуы
әдістемелік ұсыныстар
Жұмыс бағдарламасы
қарым қатынас
емтихан сұрақтары
пәнінен тоқсан