WWW.KNIGI.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 6 |

«ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ МЕТАЛЛОПОКРЫТИЙ (ГАЛЬВАНОТЕХНИКА) Методические указания к лабораторным работам Казань 2005 УДК 541.13(076.5) Составители: И.Н. Андреев, Г.Г. ...»

-- [ Страница 1 ] --

Казанский государственный технологический

университет

Кафедра технологии электрохимических производств

ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ

МЕТАЛЛОПОКРЫТИЙ (ГАЛЬВАНОТЕХНИКА)

Методические указания к лабораторным работам

Казань 2005

УДК 541.13(076.5)

Составители: И.Н. Андреев, Г.Г. Гильманшин, Ж.В. Межевич

Электрохимические технологии металлопокрытий (гальванотехника).

Метод. указания к лабораторным работам/Казан. гос. технол. ун-т: Сост: И.Н. Андреев, Г.Г. Гильманшин, Ж.В. Межевич, Казань, 2005 г. 42 с.

Дано краткое описание четырех работ по основам электрохимической технологии (гальванотехника), с использованием опыта преподавания этой дисциплины на кафедре ТЭП КГТУ. Рассмотрены принципы устройства и электрические характеристики электрохимических объектов – гальванических ванн для нанесения цинковых, медных, никелевых и хромовых металлопокрытий. Выполнение работ сопровождается построением ПДпортретов моделей таких электрохимических объектов с использованием графопостроителя пакета Excel.

Предназначены для студентов и преподавателей химико-технологических специальностей вузов. Могут быть использованы инженерно-техническими работниками, деятельность которых связана с гальванотехническими технологиями.

Рецензенты: проф. Т.Г.Ахметов, проф. Р.С.Сайфуллин Работа 1. Электрохимическое цинкование Цель работы -рассмотрение процесса электрохимического цинкования на подвесках;

влияния состава электролита и режима электролиза на качество покрытий, структуру, выход по току металла, а также на электрические характеристики гальванической ванны на лабораторной модели;

-ознакомление с приемами проведения расчетов некоторых важных параметров технического объекта на основе моделирования.

В ходе работы студенты знакомятся с процессами получения цинковых покрытий из ряда стандартных электролитов, с некоторыми свойствами получаемых осадков, а также с экспериментальным определением параметров электрохимической системы, включающей стальной и цинковый плоские электроды в стандартных (по ГОСТ 9.305-84) электролитах, предназначенных для нанесения цинковых гальванопокрытий. При этом измеряют ток в поляризующей цепи, потенциалы обоих электродов и падение напряжения в межэлектродном промежутке. На основе экспериментальных данных, полученных на модели гальванической ванны цинкования, производят расчеты для установления ряда свойств электролитов (показатели рассеивающей способности) и электрических характеристик ванн цинкования с заданными размерами.

Для цинкования на операции нанесения гальванопокрытий в соответствии с ГОСТ 9.305-84 применяют различные электролиты, из которых наибольшее распространение получили кислые (сульфатные, фторборатные), слабокислые и щелочные (цианидные, цинкатные и дифосфатные). При выборе электролитов для организации процесса руководствуются целым рядом соображений, учитывают влияние многих факторов и ограничений. Чтобы сделать правильный выбор, необходимо знать гальваностегические свойства анализируемых процессов.

Из кислых электролитов (рН 3,5—4,5) цинк выделяется на катоде в результате разряда простых гидратированных ионов, при этом параллельно идет реакция выделения водорода. В электролитах без добавок процесс протекает при низкой катодной поляризации, но благодаря высокому перенапряжению выделения водорода на цинке, выход цинка по току близок к единице. При этом образуются крупнокристаллические осадки. Электролиты этой группы имеют низкую рассеивающую способность и предпочтительно используются для нанесения покрытий на листовую сталь (полосу), проволоку, т.е. в ваннах, в которых можно обеспечить равномерное распределение тока на поляризованной поверхности благодаря подбору необходимых геометрических условий при высоких плотностях тока. Для регулирования рассеивающей способности и микроструктуры получаемых осадков в электролиты вводят органические добавки, например декстрин, ДЦУ, У-2, или специальные фирменные блескообразующие композиции. Повысить рассеивающую способность удается также за счет увеличения электропроводимости электролитов. Для этого в электролиты добавляют сульфаты или хлориды щелочных металлов. Изменение кислотности электролита в некоторой степени влияет на катодный выход по току из-за увеличения скорости выделения водорода, но особенно сказывается на поведении цинкового анода. Низкая кислотность электролита может привести к подщелачиванию прикатодного слоя и выпадению у катода гидроксида цинка, который может включаться в катодный осадок, ухудшая качество покрытия. Для предотвращения подщелачивания в электролит вводят буферные добавки, например сульфат алюминия.

Кислые электролиты чувствительны к примесям, которые могут находиться в ионной форме и осаждаться на предельном токе, приводя к формированию на катоде губчатых осадков. Такими примесями в электролитах цинкования являются ионы As, Sb, Сu и др., а также нитраты.

Кислые электролиты обладают рядом ценных свойств: они устойчивы в работе, менее ядовиты по сравнению с другими, высокопроизводительны, так как позволяют применять высокие плотности тока, особенно при перемешивании. Однако они имеют низкую рассеивающую способность, что требует применения более дорогой оснастки при нанесении покрытий на сложнопрофилированные детали. Нивелировать этот недостаток можно также, применяя режим реверсированного тока (Под реверсированным током понимают такой постоянный ток, полярность которого периодически изменяется по заданному закону.). Слабокислые электролиты цинкования содержат хлорид или сульфат цинка и хлориды аммония, натрия или калия, сульфат аммония, а также специальные блескообразующие добавки или их композиции. В присутствии добавок формируются блестящие, мелкокристаллические осадки, лучшего качества, чем из кислых электролитов. Рассеивающая способность этих электролитов также значительно выше, чем кислых. Оптимальное значение кислотности рН 5-6. Недостаток слабокислых электролитов - их высокая агрессивность из-за большого содержания хлоридов, что вызывает ускоренную коррозию технологического оборудования. Другой недостаток этих электролитов состоит в том, что они содержат ионы аммония, которые в значительной степени затрудняют очистку сточных вод от ионов цветных и тяжелых металлов, образуя с ними растворимые комплексы. Поэтому разработка слабокислых электролитов цинкования без ионов аммония с пониженным содержанием хлоридов является важным направлением их совершенствования.



В ГОСТ 9.305-84 включено несколько операций цинкования, основанных на использовании щелочных комплексных электролитов. Они в своем составе имеют основной разряжающийся на катоде ион в виде какого-либо комплекса:

[Zn(CN)4]2-; [Zn(OH)4]2-; [Zn(P2O7)]2- и др. При этом активная концентрация ионов цинка очень мала и определяется константой нестойкости Kн соответствующих комплексов. Kн в зависимости от природы комплексов имеет малые значения - от 10-5 до 10-24. Наибольшей прочностью обладает цианидный комплекс [Zn(CN)4]2-, Кн которого в зависимости от содержания свободного цианида в электролите колеблется от 10-24 до 10-17. Разряд цинка происходит из этого комплексного аниона, в результате чего процесс протекает со значительной катодной поляризацией, которая, как известно, обеспечивает получение мелкокристаллических осадков на катоде. Считается, что из-за высокой электропроводимости и достаточно большой поляризуемости цианидные электролиты обладают хорошей рассеивающей способностью. При повышении плотности тока выход по току в этих электролитах падает, что приводит к повышению равномерности осадков.

Недостатком цианидных электролитов является высокая токсичность и неустойчивость (в процессе работы ванны цинкования происходит разложение KCN (NaCN) вследствие окисления при взаимодействии с кислородом и в результате анодного окисления, особенно при пассивации цинковых анодов).

Цинкатные электролиты сравнительно просты по составу и неядовиты.

При взаимодействии оксида цинка с едким натром образуется комплексный анион [Zn(OH)4]2-, прочность которого меньше прочности цианидного и соответствует Kн = 10-14. Рассеивающая способность этого электролита несколько ниже, чем у цианидного, однако значительно выше, чем у кислых и слабокислых электролитов.

Применяют цинкатные электролиты с добавками органических веществ, например с полиэтиленимином (ПЭИ) или полиэтиленполиамином (ПЭПА).

Добавление к цинкатному электролиту 1-2 г/дм3 ПЭИ или ПЭПА позволяет получать компактные светлые покрытия при плотностях тока 100-300 А/м2 при 20 °С и 400-500 А/м2 при 50 °С. С увеличением плотности тока выход по току в цинкатных электролитах снижается, что способствует более равномерному распределению металла по поверхности катода.

Разработаны многочисленные блескообразующие композиции к цинкатным электролитам, позволяющие получать блестящие покрытия.

Цианидные электролиты заменяют также электролитами на основе пирофосфата калия или натрия, которые позволяют получать светлые компактные осадки цинка. При взаимодействии сульфата цинка с пирофосфатом натрия или калия образуется комплексное соединение Na6[Zn(P2O7)2] или Na2[Zn(P2O7)], причем состав этих комплексов зависит от рН электролита и концентрации свободного пирофосфата. В области рН 8-11 и при повышенном содержании P2O74- в растворе в основном присутствуют шестизарядные комплексы цинка Zn(P2O7)-, a при рН 8 и малом содержании Р2О74- - в основном комплексы Zn(P2O7)-.

Восстановление цинка, как полагают, происходит из комплекса и при достаточно высокой катодной поляризации, которая обусловлена как диффузионными ограничениями, так и торможением электрохимической стадии.

К тому же повышение катодной поляризации может происходить за счет адсорбции на катоде ионов Р207Органические добавки оказывают положительное влияние на качество покрытия и в пирофосфатном электролите. В присутствии декстрина, фурфурола, клея или ванилина можно получить блестящие цинковые покрытия.

С повышением плотности тока выход по току падает, что обусловливает довольно высокую равномерность покрытий. Кроме пирофосфатов, в состав электролита обязательно вводят фосфаты натрия в виде Na2HPO4 или (NH4)2HPO4 с целью придания электролиту буферных свойств в интервале рН 8В пирофосфатных электролитах аноды плохо растворяются вследствие образования труднорастворимых пленок из соединений цинка. Поэтому процесс цинкования обычно ведут с подогревом до 50°С, а увеличение концентрации свободного пирофосфата натрия (или калия) приводит к повышению допустимой плотности тока и улучшает растворимость анодов. В случае использования в качестве комплексообразователя пирофосфата аммония образуются также аммиачные комплексы типа Zn(NH3)2(OH)2, которые немного снижают катодную поляризацию.

Цинковые покрытия во влажной атмосфере окисляются и разрушаются.

Для повышения защитных свойств цинковые покрытия подвергают химической обработке в растворе хромовой кислоты или ее солей в кислой среде (такую обработку часто называют постгальванической обработкой).

Такую операцию называют также пассивацией или хроматированием. В процессе хроматирования происходит частичное растворение цинкового покрытия, восстановление хрома до трехвалентного и дальнейший гидролиз этих соединений. В результате пленка, образующаяся на поверхности покрытия, имеет в своем составе Сr2О3 · СrО3 · 6Н2О. Кроме того, в составе пленки обнаружены также малые количества Zn2+ и SО42-. Защитные свойства ее зависят в основном от количества хрома в пленке, при содержании его более 2мг/дм достигается максимальная защитная способность.

следующих растворов (при комнатной температуре):

1) Na2Cr2O7 - 100-150 г/дм3, H2SO4 - 8-10 г/дм3; t - 5-20 с;



Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 6 |
 



Похожие работы:

«Кафедра органической, физической, биологической химии и микробиологии Биохимия Рабочая программа, методические указания к самостоятельной работе и контрольные задания для студентов заочной формы обучения специальностей 260202, 260204, 260301, 260302, 260303, 260504, 280201и направления 260100 заочной формы обучения Санкт-Петербург 2009 1 УДК 633.1+633.85 Биохимия / А.Г. Шлейкин, А.Н. Бландов, Н.Н. Скворцова, Н.Т. Жилинская, Д.В. Дуденко. Рабочая программа, метод. указания к самостоятельной...»

«Н.В.КОРОНОВСКИЙ,Н.А.ЯСАМАНОВ ГЕОЛОГИЯ Рекомендовано Учебнометодическим объединением по классическому университетскому образованию в качестве учебника для студентов высших учебных заведений, обучающихся по экологическим направлениям 9еиздание,стереотипное УДК 55(075.8) ББК 26.3я73 К 68 Р е ц е н з е н т ы: кафедра общей геологии и геологического картирования Московской государственной геологоразведочной академии (зав. кафедрой проф. А.К.Соколовский);...»

«Рабочая учебная программа по учебному курсу Органическая химия (базовый уровень) 10 класс 2013 – 2014 учебный год Составитель: Н.М.Хамова, учитель химии категория – высшая педагогический стаж – 23 года г. Череповец, 2013 г. Пояснительная записка Данная рабочая программа разработана на основе: 1. Закон РФ Об образовании (№ 309 – ФЗ от 01.12.2007); 2. ФГОС ООО (приказ Минобрнауки РФ № 1897 от 17.12.2010); 3. Федерального компонента государственного образовательного стандарта, утвержденного...»

«З.Г. Гольд, В.М. Гольд ОБЩАЯ ГИДРОБИОЛОГИЯ Учебно-методическое пособие Красноярск СФУ 2013 УДК 577.6 ББК 28.082 Ф Г63 ГОЛЬД З.Г., ГОЛЬД В.М Ф Г63 ОБЩАЯ ГИДРОБИОЛОГИЯ: учебно–методическое пособие / З.Г. Гольд, В.М. Гольд. – 2-е изд., перераб. – Красноярск: Сиб. федерал. ун-т, 2013. Пособие составлено в соответствии с учебными программами и материалами дисциплин Общая гидробиология, Санитарная гидробиология, Водная токсикология, Биотестирование вод, которые авторы настоящего пособия преподавали в...»

«Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Оренбургский государственный университет Кафедра технологии пищевых производств С. Ф. НАТАЛЬЧУК ВРЕДИТЕЛИ ХЛЕБНЫХ ЗАПАСОВ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ Рекомендовано к изданию Редакционно-издательским советом государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования Оренбургский государственный университет Оренбург 2005 УДК 568:664.72(07) ББК 36.821Я7 Н-34 Рецензент...»

«ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА Учебно-методический комплекс по дисциплине для студентов специальности 220700.65 Автоматизация технологических процессов и производств всех форм обучения Самостоятельное учебное электронное издание Сыктывкар 2012 УДК 621.3 ББК 31.2 Э45 Рекомендован к изданию в электронном виде кафедрой теплотехники и гидравлики Сыктывкарского лесного института 11 мая 2012 г. Утвержден к изданию в электронном виде советом технологического факультета Сыктывкарского лесного института...»

«РЕДАКЦИОННАЯ КОЛЛЕГИЯ: член-корреспондент РАН Г.Б. СТАРУШЕНКО (председатель), академик A.M. БАЛДИН, кандидат исторических наук Н.В. БОЙКО (ученый секретарь), доктор филологических наук В.И. ВАСИЛЬЕВ, академик О.Г. ГАЗЕНКО, академик И.А. ГЛЕБОВ, доктор исторических наук В.Д. ЕСАКОВ, академик В.А. ИЛЬИН, академик А.Ю. ИШЛИНСКИЙ, кандидат технических наук Э.П. КАРПЕЕВ, доктор исторических наук Б.В. ЛЕВШИН, академик О. М. НЕФЕДОВ, академик Б.С. СОКОЛОВ Иосиф Абрамович РАПОПОРТУЧЕНЫЙ, ВОИН,...»

«УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС Дисциплина: ФАРМАЦЕВТИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ Специальность: 060301.65 - ФАРМАЦИЯ Направление: 060301 - ФАРМАЦИЯ Квалификация специалиста – провизор ЕРЕВАН ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА Фармацевтическая технология – наука, изучающая теоретические основы технологических процессов получения и переработки лекарственных средств в лечебные, профилактические, реабилитационные и диагностические препараты в виде различных лекарственных форм и терапевтических систем. Целью изучения...»

«Пауло Коэльо Алхимик Алхимик: София; М.; 2005 ISBN 5-9550-0064-Х 2 Пауло Коэльо: Алхимик Аннотация Одиннадцать лет жизни я отдал изучению алхимии. Уже одна возможность превращать металл в золото или открыть Эликсир Бессмертия слишком соблазнительна для всякого, кто делает первые шаги в магии. Признаюсь, что Эликсир произвел на меня впечатление более сильное, ибо до тех пор, пока я не осознал и не прочувствовал существования Бога, мысль о том, что когда-нибудь все кончится навсегда, казалась мне...»

«ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ФЕДЕРАЛЬНОГО АГЕНТСТВА ПО ЗДРАВООХРАНЕНИЮ И СОЦИАЛЬНОМУ РАЗВИТИЮ СОГЛАСОВАНО УТВЕРЖДАЮ Декан медико-биологического факультета Проректор по учебной работе профессор профессор_ С.И. Карась А.И. Венгеровский РАБОЧАЯ ПРОГРАММА Элективного курса по биохимии по специальности 06 01 12 - медицинская биохимия Курс – 6 Семестр –11 Кафедра биохимии и молекулярной биологии...»






 
© 2013 www.knigi.konflib.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.