Лабораторна робота 7 Визначення розсіювальної здатності електролітів

Мета роботи: ознайомитись з методиками визначення розсіювальної здатності (РЗ) електролітів, розрахувати РЗ за даними щодо розподілу металу на різновіддалених катодах.

1. Основні теоретичні положення

Електролітичні покриття розподіляються вздовж поверхні катоду досить нерівномірно, особливо на виробах складної конфігурації. Це негативно позначається на корозійній стійкості та механічних властивостях покриття через те, що на окремих ділянках товщина його може бути меншою за мінімально необхідну. В окремих випадках, наприклад у глибоких отворах, покриття може не бути зовсім.

Нерівномірність розподілу металу на поверхні виробу пов’язана з тим, що струм при проходженні через електроліт до окремих ділянок катоду зустрічає різний опір, у результаті чого густини струму на різних ділянках, що покриваються, будуть відрізнятись. Ці відмінності особливо сильно позначаються на катодах зі складним профілем - на виступах густина струму значно вища, ніж у поглибленнях.

Розподіл струму, обумовлений лише геометричними факторами, називають первинним. Електрохімічні властивості системи, перш за все поляризація, викликає перерозподіл силових ліній струму і маси металу на різних ділянках поверхні металу в бік більшої рівномірності (вторинний розподіл ).

Здатність електроліту змінювати розподіл струму (і металу ) на катоді в бік більшої рівномірності кількісно характеризують величиною його розсіювальної здатності. Зі збільшенням РЗ електроліту зростає рівномірність розподілу покриття за товщиною. Значення РЗ = 100 % відповідає максимально рівномірному розподілу.

Величина РЗ визначається головним чином електрохімічними факторами - електропровідністю електроліту , характером зміни потенціалу  з густиною струму і поляризовністю (d/di), а також залежністю виходу за струмом металу від густини струму.

При зростанні електропровідності та поляризовності РЗ збільшується. Величину поляризовності можна оцінити за характером поляризаційної кривої (рис. 14). Її «пологий» хід, тобто значне збільшення потенціалу при зростанні струму, відповідає високій поляризовності та більш рівномірному розподілу струму. І навпаки, різке зростання струму при незначному підвищенні потенціалу свідчить про низьку розсіювальну здатність.

і

1

2



 



Рис 14. Поляризаційні залежності для електролітів з низькою (1) та високою (2) поляризовністю (d/di) = ctg

Величина РЗ електроліту за металом залежить також від зміни виходу за струмом. У тому випадку, коли вихід за струмом падає при підвищенні струму (рис. 15), розподіл металу стає рівно­мірнішим. Таким чином, підвищенню рівномірності розподілу металу по поверхні виробу сприяють усі чинники, які збільшують електропровідність та поляризовність катоду, а також зниження виходу за струмом (ВС) металу зі збільшенням густини струму.

ВС

1

2

і

Рис. 15. Залежності виходу за струмом від густини струму, що відповідають зниженню (1) та зростанню (2) РЗ

2. Експериментальна частина

Для визначення розсіювальної здатності застосовують різні комірки - прямокутні (Філда, Херінга-Блюма), кутові (Хулла), щілинні (Молера), зокрема з розбірними десятисекційними катодами.

У роботі визначення РЗ проводиться в комірках з плоско-паралельними катодами, які віддалені від аноду на різні відстані. У комірці Філда (рис. 16, а) обидва катоди розміщені по один, а в комірці Херінга- Блюма (рис. 16, б) - по різні боки від аноду. Такі комірки моделюють звичайно вироби відносно простої конфігурації (для моделювання деталей складного профілю треба використовувати щілинну комірку Молера). Спосіб з використанням плоско-паралельних катодів менш точний порівняно зі способом Молера, проте потребує менших затрат часу (потрібно 4 зважування замість 20).

1 2 2 1

3

3

а б

Рис. 16. Схематичне зображення комірок Філда (а) та Херінга-Блюма (б):

1 – анод, 2 – ближній катод, 3 – дальній катод

Досліди проводять в електролітах такого складу (г/л):

а) ZnO - 10 б) ZnSO₄*7H₂O - 250 в) CuSO₄*5H₂O - 250

NaOH - 100 Na₂SO₄*10H₂O - 50 H₂SO₄ - 50

добавка ЛВ - 2 Al₂(SO₄)₃*18H₂O – 30

Хід виконання роботи такий:

1. Провести електроліз одного з електролітів за вказівкою викладача (і=2А/дм², тривалість електролізу - 40-60 хв). Катодні пластинки необхідно зважити перед початком електролізу і після його закінчення (не сплутайте ближні та дальні катоди).

2. За значенням доважку катодів розрахувати РЗ вивчених електролітів. Дати рекомендації щодо можливого використання електроліту.