Гальванические покрытия
ГЛАВА 15. Гальванические покрытия
§ 42. Общие понятия
Восстановление гальваническими покрытиями заключается в электролитическом осаждении металла на предварительно подготовленную поверхность детали. Металлы обычно называют проводниками электрического тока первого рода, а водные растворы щелочей, кислот и солей — проводниками электрического тока второго рода, или электролитами. При растворении щелочей, кислот и солей в воде молекулы их распадаются на атомы или группы атомов (ионы), несущие положительный (катионы) и отрицательный (анионы) электрические заряды. Процесс распада химических соединений на ноны под действием растворителя (воды) называется электролитической диссоциацией. При диссоциации, ионы металлов и водорода получают положительный заряд (катионы), а ионы кислотных остатков и гидроксилов — отрицательный (анионы).
Для осуществления электролитического осаждения металла в электролит вводят металлические проводники, соединенные с источником электрического тока — электроды. Электрод, соединенный с положительным полюсом источника тока, называется анодом, а электрод, соединенный с отрицательным полюсом,— катодом. При включении тока положительно заряженные ионы (катионы) двигаются к катоду, а отрицательно заряженные ионы (анионы) — к аноду.
Катионы, достигнув поверхности катода, приобретают недостающие им электроны, т.е. восстанавливаются и превращаются в нейтральные атомы или группы атомов. При этом водород выделяется в виде газа, а металл при благоприятных условиях может осаждаться на катоде, образуя гальваническое покрытие. Анионы достигнув поверхности анода, разряжаются, отдавая избыточные электроны, т.е. окисляются и превращаются в нейтральные атомы или группы атомов, которые вступают в химические реакции или выделяются в свободном виде.
Этот окислительно-восстановительный процесс, при котором происходит изменение состава электролита у электродов при пропускании электрического тока, носит название электролиза.
При электролизе, который выполняется с целью получения металлического покрытия, катодом служит покрываемое изделие, а анодом чаще всего металлические пластины или стержни. Аноды могут быть растворимыми (выполняются из того же металла, который осаждается на детали) и нерастворимыми. С количественной стороны явления электролиза подчиняются законам Фарадея:
1. Вес вещества О, выделяющегося на электроде пропорционален количеству электричества, прошедшему через электролит, или пропорционален току и времени его пропускания
Коэффициент называется электрохимическим эквивалентом.
Рекомендуемые материалы
2. Электрохимические эквиваленты пропорциональны грамм-эквивалентам выделяющихся при электролизе веществ.
Бесплатная лекция: "65 Восстание Тадеуша Костюшки" также доступна.
Практически в большинстве случаев вес металлического осадка, полученный на катоде, оказывается меньше, чем вычисленный согласно законам Фарадея. Это объясняется тем, что при электролизе на катоде, кроме металла, выделяется водород или происходят другие восстановительные процессы (без выделения каких-либо веществ), на которые затрачивается часть тока.
Выходом по току называется вес металла, полученного фактически, к теоретически вычисленному по закону Фарадея, выраженное в процентах.
Плотностью тока называется сила тока, приходящаяся на единицу поверхности электродов. Плотность тока измеряется в амперах на квадратный дециметр.
Одним из основных требований, предъявляемых к качеству гальванических покрытий, является равномерность распределения осадка металла, т.е. одинаковая толщина слоя покрытия по всей поверхности детали. Практически толщина покрытия на краях и углах гораздо больше, чем на средней части поверхности детали (катода). Эта неравномерность зависит от многих факторов, в том числе от состава электролита, плотности тока, межэлектродного расстояния, взаимного расположения электродов и др.
Способность электролита давать равномерные по толщине покрытия на катодах сложной формы называется рассеивающей способностью ванны.
В ремонтном производстве гальванические покрытия применяют для восстановления изношенных поверхностей деталей, повышения их износостойкости и защитно-декоративных целей. Наибольшее распространение получили хромирование и осталивание. Используемые на авторемонтных предприятиях гальванические покрытия медью (меднение) и никелем (никелирование) не являются самостоятельными способами восстановления деталей и выполняют вспомогательную роль.
