Химия - Фролов В.В.
Скачать (прямая ссылка):
Анодные процессы: а) травление металла до нужной толщины. Изделие помещают на анод (+) и металл начинает растворяться со скоростью, определяемой плотностью тока. Если надо осуществить не сплошное травление поверхности, а частичное, местное, на поверхность изделия наносят «маску» — обычно полимерный лак, на котором вырезают нужную форму, подлежащую травлению. Так можно вытравлять шкалы, надписи и т. д. При последующем нанесении металлических покрытий анодное травление производится в той же ванне (кратковременным переключением тока);
б) электрополирование заменяет операцию доводки металлических поверхностей, которая особенно трудна при сложных конфигурациях изделий и до недавнего времени производилась вручную. Оставшиеся после механической обработки участки повышенной активности — выступы, шероховатости — подвергаются растворению; подобрав соответствующий электролит и плотность тока, можно сгладить даже микровыступы и довести поверхность до зеркального блеска — электрохимическая полировка. Процесс ведут между анодом — изделием и катодом (медь), зеркально повторяющим форму изделия, чтобы создать равномерное поле падения потенциала, не исказить форму изделия и получить равномерную обработку поверхности. Так, например, для электрополирования внутренней полости цилиндра катод'надо коаксиально ввести внутрь отверстия;
в) анодное оксидирование поверхности изделия для защиты от коррозии и для декоративных целей (оксидирование стали, алюми
254
иия, медных сплавов). Процесс электрохимического оксидирования определяется потенциостатическими кривыми в = /"(/) (см. рис. 133), причем плотность тока и разность потенциалов выбираются такими, чтобы на электроде потенциал соответствовал в,,.,,, т. е. потенциалу полной пассивации.
Гальваностегия — нанесение металлических покрыт и й. Металлические покрытия наносят с разными целями: декоративные покрытия, коррозионно-стойкие и упрочняющие поверхность (хромирование). Иногда при помощи металлических покрытий восстанавливают размеры деталей (ремонт).
Перед нанесением металлического слоя на изделие необходимо тщательно очистить его поверхность — обезжирить и протравить, иначе металл осаждается неравномерно и его связь с основным металлом будет очень непрочная. Чтобы покрытие было качественным, оно должно обладать мелкокристаллической структурой, диффузионно связанной с основным металлом. Не следует допускать в процессе самопроизвольного осаждения одного металла на другой методом вытеснения, так как при этом связь осаждающегося металла с растворяющимся основным очень слабая, а осаждающийся металл имеет дендритную, крупнокристаллическую структуру. Так получается, например, при осаждении меди на железо.:
Си2+ + Ре°^Си° + Ре2+
Выбор электролита, плотности тока и температуры процесса определяется тем, какое качество покрытия требуется.
Можно осаждать не только чистые металлы, но и сплавы, подбирая соответствующим образом электролиты. Таким путем наносят припои для пайки изделий в вакууме.
Для осаждения меди на железо и сталь очень хорошие результаты дает электролит, содержащий: Cu.CN---90, ЫаСЫ—105, Ыа2С03—80 г/л. Температура ванны 15—20°С, плотность тока 1—2 А/дм2. В этом электролите медь находится в комплексном соединении )Ма [Си(СМ)2], которое сначала диссоциирует на ионы:
Ыа[Си(СН)8]**Ыа+ + [Си(С1Ч)2]~ а затем диссоциирует комплексный ион:
[Си(СЫ)г]-ч*Си+ + 2СЫ-
Вследствие ничтожно малой диссоциации [Си(С1М)2]~ концентрация иона меди Си+ очень мала и, соответственно, потенциал ее выделения изменяется до отрицательных значений (см. табл. 9.2). Самоосаждение при этом исключается.
Медь выделяется под действием электрического тока и осаждается плотным кристаллическим слоем. Зная плотность металла, его химический эквивалент, коэффициент выхода по току (г|), плотность тока и время процесса, можно определить толщину покрытия:
6=таг''- <9-25>
Не все металлы одинаково хорошо осаждаются на данном металле и для получения плотных и прочных покрытий часто их делают многослойными. Например,
255
декоративное и коррозионно-стойкое хромирование стали осуществляется в три слоя: медь — никель — хром, так как хром дает твердое, но пористое покрытие, которое упрочняет поверхность, а от коррозии не защищает.
Гальванопластика — получение изделий путем электролиза. В последнее время в радиотехнике и приборостроении требуются очень тонкостенные изделия сложной формы (волноводы, сильфоны), которые изготовляют методом гальванопластики. На алюминиевую форму наносят электролизом медный слой нужной толщины, затем алюминий растворяют в соляной кислоте или в щелочи, с которыми медь не реагирует. Получается изделие, с толщиной стенок, исчисляемой микрометрами.
Электрохимическая обработка металлов. Это новый метод формообразования изделий из металлов любой прочности и твердости, трудно поддающихся механической обработке. Процесс иногда называют химическим фрезерованием или электрохимической глубинной обработкой металлов. На рис. 138 изображе-
10-158
2 +0
Рис. 138. Схема установки для глубинной электрохимической обработки металлов: / — инструмент — полый медный электрод, через который подается электролит в зону растворения; 2 — насос: 3 — сборник электролита с фильтром; 4 — изделие
