Міністерство освіти і науки РФ
Федеральне агентство з освіти
Саратовський державний технічний університет
Енгельського технологічний інститут (філія)
Кафедра Технологія електрохімічних виробництв
КОНТРОЛЬНА РОБОТА
з дисципліни
В«Основи електрохімічної технології В»
Варіант 2
Роботу виконав: студент
V курсу заочного навчання
групи ТЕП
Скобенко М.А.
Керівник: доцент
Целуйкіна Г.В.
Енгельс 2008 м.
Варіант 2
1. Електрохімічне осадження нікелю. Призначення і властивості електролітичних нікелевих покриттів. Двошарові і тришарові накриття на основі нікелю. Технологічні особливості нанесення цих покриттів. Призначення компонентів електроліту. Основні і побічні процеси, протікають на електродах.
2. Електрохімічне знежирення. Призначення операції. Механізм процесу електрохімічного знежирення. Порівняльна характеристика розчинів для електрохімічного знежирення кольорових металів.
3. Яка тривалість електролітичного осадження шару міді товщиною 25 мкм з мідно-ціаністих ванн при щільності катодного струму i до = 3,0 А/дм 2 і виходу з току Вт = 75%?
1. Електрохімічне осадження нікелю. Призначення і властивості електролітичних нікелевих покриттів. Двошарові і тришарові накриття на основі нікелю. Технологічні особливості нанесення цих покриттів. Призначення компонентів електроліту. Основні та побічні процеси, що протікають на електродах .
Нікель (лат. Niссolum), Ni, хімічний елемент з атомним номером 28, атомна маса 58,69. Хімічний символ елемента Ni вимовляється так само, як і назва самого елементу. Природний нікель складається з п'яти стабільних нуклідів: 58Ni (67,88% по масі), 60Ni (26,23%), 61Ni (1,19%), 62Ni (3,66%) і 64Ni (1,04%). У періодичній системі Д. І. Менделєєва нікель входить в групу VIII і разом з залізом і кобальтом утворює в 4-му періоді в цій групі тріаду близьких за властивостями перехідних металів. Конфігурація двох зовнішніх електронних шарів атома нікелю 3s2p6d84s2. Утворює сполуки найчастіше в ступені окислення +2 (валентність II), рідше - в ступені окислення +3 (валентність III) і дуже рідко в ступенях окислення +1 і +4 (валентності відповідно I і IV).
Радіус нейтрального атома нікелю 0,124 нм, радіус іона Ni2 + - від 0,069 нм (координаційне число 4) до 0,083 нм (Координаційне число 6). Енергії послідовної іонізації атома нікелю 7,635, 18,15, 35,17, 56,0 і 79 еВ. За шкалою Полінга електронегативність нікелю 1,91. Стандартний електродний потенціал Ni0/Ni2 + -0,23 B.
Проста речовина нікель у компактному вигляді - блискучий сріблясто-білий метал.
Нікель - метал сріблясто-білого кольору з уд. вагою 8,9 і температурою плавлення 1452 В° С. Мікротвердість електролітичних обложених і хімічних нікелевих покриттів залежить від складу електроліту і може коливатися за рахунок введення добавки фосфору до складу покриття.
Після термообробки нікелевих покриттів, що містять фосфор, мікротвердість їх зростає ще більше.
Нікелеві покриття добре поліруються до дзеркального блиску і набувають красиву декоративну зовнішність, не змінюються від часу.
Будучи головним чином захисно-декоративним покриттям, нікель здатний надійно захистити залізо від корозії лише за умови його беспорістих. Тому нікелювання як захисно-декоративне покриття застосовують зазвичай з підшаром міді. Електролітичні покриття завжди володіють деякою пористістю, і для отримання беспорістих покриттів використовують поперемінне осадження декількох шарів металів, у таких багатошарових покриттів пори кожного шару зазвичай не збігаються. Крім того, багатошарові покриття дозволяють знизити питому витрату нікелю за рахунок більш дешевої міді.
Нікелювання отримало широке застосування в хімічній промисловості товщиною покриття без підшару міді до 0,20-0,30 мкм.
Висока твердість і зносостійкість нікелевих покриттів використовуються в промисловості.
Багатошарове нікелювання застосовується для підвищення корозійної стійкості нікелевих покриттів по порівнянні з одношаровими покриттями. Це досягається послідовним осадженням шарів нікелю з декількох електролітів з різними фізико-хімічними властивостями покриття. До багатошаровим нікелевими покриттям відносяться: бі-нікель, три-нікель, сил-нікель.
Корозійна стійкість покриттів бі-нікель в 1,5-3 рази вище одношарових покриттів. Їх доцільно застосовувати замість одношарових матових і блискучих нікелевих покриттів. Для досягнення високої корозійної стійкості перший шар нікелю (матовий або полублестящей), що складає не менше 1/2-2/3 загальної товщини покриття, обложений з стандартного електроліту, практично не містить сірки. Другий шар нікелю осаджують з електроліту блискучого нікелювання; сірка, що міститься в органічних блескообразователях, входить до складу нікелевого покриття, при цьому електродний потенціал другого блискучого шару зсувається на 60-80 мВ у бік електронегативних значень по відношенню до першого шару. Таким чином, блискучий шар нікелю стає анодом в гальванічній парі і захищає перший шар від корозії.
Тришарове нікелювання володіє найвищою корозійною стійкістю. При цьому методі після осадження перший шару нікелю з того ж електроліту, що і при двошаровому Нікелювання, осаджується середній шар нікелю з електроліту, до складу якого входить спеціальна сірковмісна добавка, що забезпечує включення великої кількості сірки (0,15-0,20 %) В склад проміжного шару нікелю. Потім наноситься третини верхньої шар з електроліту для одержання блискучих покриттів. При цьому проміжний шар, набуваючи найбільш електронегативний потенціал, оберігає контактують з ним шари нікелю: від корозії.
В автомобільній промисловості застосовують двошарове нікелювання типу сил-нікель. Перший шар нікелю наноситься з електроліту блискучого нікелювання. Потім деталі переносять у другий електроліт, де відбувається осадження сил-нікелю. До складу цього електроліту вводять струмонепровідних високодисперсний порошок каоліну в кількості 0,3-2,0 г/л. Температура 50-60 В° С, щільність струму 3-4 А/дм 2 . Процес ведуть без безперервної фільтрації. Для забезпечення рівномірного розподілу часток каоліну по всьому об'єму електроліту при міняють інтенсивне повітряне перемішування. Шар сил-нікелю підвищує зносостійкість покриття і володіє високо корозійною стійкістю.
Сил-нікель застосовують як останній шар перед хромом у захисно-декоративному покритті. Внаслідок високої дисперсності інертних частинок тонкий шар сил-нікелю (1-2мкм) не змінює декоративного вигляду блискучої нікельованої поверхні, а при подальшому хромуванні дозволяє отримати мікропористий хром, що збільшує корозійну стійкість покриття.
На наших підприємствах, зокрема на Волзькому автомобільному заводі в м. Тольятті, прийнято двошарове нікелювання, при якому перший шар нікелю осаджують по подслой міді з нікелевого електроліту наступного складу (г/л):
Сірчанокислий нікель NiS0 4 В· 7Н 2 Про .......................................... 300
Хлористий NiCI 2 в€™ 6Н 2 Про ...................................................... 60
Борна кислота Н 3 ВО 3 ........................................................ 40
1,4-бутіндіол .................................................................. 0,15
Сахарин ....................................................................... 1,5
фталимидом ....................................................................... 0,12
Процес осадження ведуть при температурі 55 В° С і перемішув...
