Тема №7 . Применение электролиза в машиностроении.

7.1. Общие сведения.

Проводниками электрического тока являются как металлы, обладающие электрической проницаемостью, так и водные растворы солей, кислот и оснований, обладающие малой проводимостью, их относят к проводникам второго рода. Растворы солей, кислот называют электролитами.

NaCl↔Na+Cl (1)

Химии известно, что растворы солей, кислот обладают свойством электролитической диссоциации, т.е. свойством распада на положительные и отрицательные ионы, т. Е. катионы и анионы. Например: формула (1).

CuSO4↔+

Ионы являются зараженными частицами, они при упорядоченном движении в электролите образуют ионный ток. Если к электродам ванны с электролитом подключить постоянное напряжение, то во внешней цепи возникает электрический ток, образованный движением .

Электролиз представляет собой раствор молекул на ионы и их восстановление при прохождение через электролит электрического тока.

mэ=α·J·τ

α- электролитический эквивалент вещества.

J- величина тока ,в А.

r- время прохождения тока, в с.

Масса вещества, выделяющегося на катоде определяется законом Фарадея.

Электролиз широко используется в промышленности для получения чистых металлов из растворов, при этом полученные металлы совершенно не содержат примесей.

Путем электролиза получают чистую медь, из черновой полученной путем плавки, сама черновая медь в этом случае используется в качестве растворимого анода.

Электролиз цикла позволяет получить чистый Zn из растворов его солей.

Кроме получения чистых металлов электролиз широко используется в гальванотехнике для электролитической обработки материалов и нанесения металла покрытий на поверхность изделия.

7.2. Гальваника и её применение в машиностроении.

Процесс нанесения металлопокрытий на поверхность изделий методом электролиза называют гальванотехникой .

Гальванотехника подразделяется на:

- гальваностегия;

- гальванопластика;

- анодирование;

Гальваностегия- это процесс электрохимического нанесения металлов на металлические изделия с целью повышения их механической прочности, коррозионной стойкости или повышение декоративных качеств.

Гальванопластика-процесс электрохимического нанесения металлов на шаблоны с целью изготовления топографических линий, штампов различных изделий и т.д. При нанесении металлов на шаблоны из гипса, дерева и т.д. их предварительно покрывают графитом или бронзовым порошком для придания микропроводности.

Анодирование (электрохимическим оксид) называют процесс получения окисших антикоррозийных пленок, на поверхности металлических изделий путем их анодной обработки в кислой среде.

7.3. Гальваностегия.

При гальваностегии изделия погружают в ванну, и процесс ведут растворимыми анодами, а в отдельных случаях (хромирование) с нерастворимыми. Основной частью электролита являются соли осаждающие металлы. Для повышения электропроводности добавляют кислоты или щелочи. Изделие подвешивают на катодные шины, с анодными шинами соединяют пластины металла, которым необходимо покрыть изделие (Zn, Cd, Cu и т.д.). При прохождении тока через электролит осуществляется перенос металла с анода на катод. При хромировании применяют нерастворимый анод, а электролитом является оксид хрома CrO3. При никелировании электролитом являются сернокислый никель NiSO4.

Ванны выполняют из листов стали, и внутри изолируют резиной.

При гальванопокрытии используется постоянное напряжением 3÷12 В, а токи могут достигать J=1000÷15000 А.

Подог8рев электролита осуществляется горячей водой (паром) пропускаемой через змеевик (или «рубашку» ванны) уложенный на дне ванны. Плотность тока в зависимости от режима покрытия достигает i=5А/см2. Покрытия должны удовлетворять следующим требованиям:

1. Иметь мелкокристаллическую структуру осажденного металла.

2. Равномерно распределяться по всей поверхности изделия.

3. Иметь плотное (без пор) строение.

4. Прочно связываться с основным металлом.

Это достигается:

1. Соблюдением режима покрытия по току.

2. Перемешиванием электролита.

3. Соблюдением допустимой плотности тока.

4. Чистотой поверхности изделия, что в свою очередь достигается:

- удалением грязи, окислов, жира, промывкой в растворителях.

- Травлением в растворах H2SO4, HCl.

- Промывкой в проточной горячей воде.

Хромирование и шлифование.

Применяются не только как защитная или декоративная, но и для повышения износостойкости пресс-форм металлов и различного инструмента. Износостойкость при этом повышается до 10 раз.