30 Вопрос

Электролитическое наращивание металлов основано на законах электролиза, т.е. прохождения постоянного тока через электролиты. Этот процесс связан с передвижением электрически заряженных частиц – ионов. Ток поступает в электролит через проводники, называемые электродами. Под действием электрического тока, проходящего через электролит, ионы движутся в определенном направлении: положительно заряженные ионы, называемые катионами (металлы, водород), движутся к катоду, а отрицательно заряженные ионы – анионы (например, кислотный остаток SO₄, водный остаток ОН) – движутся к аноду (рис. 11).

Рисунок 11 – Схема электролитического восстановления: 1 – восстанавливаемая деталь (катод); 2 – анод; 3 – ванна; 4 – электролит; 5 – листовой целлулоид; 6 – основание ванны

В процессе электролиза на катоде происходит разряд ионов металла, т.е. ионы теряют свой электрический заряд и осаждаются в виде нейтральных атомов. Электролитом служит раствор солей металла, который наращивается на изношенную деталь. Катодом является деталь, а анодом в большинстве случаев служат пластины из металла, подлежащего осаждению. Металл анода растворяется, а его атомы образуют новые ионы металла, переходящие в раствор взамен выделенных на катоде. Вместо растворимых анодов (медь, железо, никель и др.) применяются и нерастворимые (свинец, уголь), например при хромировании. В этом случае раствор соли по мере протекания процесса непрерывно обедняется и его необходимо периодически обогащать.

Электролиз металла подчиняется следующим законам Фарадея:

1) количество металла, осажденного на катоде при электролизе, прямо пропорционально количеству электричества (величине тока, умноженной на время), протекающего через данный электролит;

2) количество вещества, осажденного при прохождении тока через электролит, прямо пропорционально его эквивалентному весу.

Электрохимическим эквивалентом называется количество металла в граммах, которое осаждается в течение 1 ч при протекании тока в 1 А.

Оба закона Фарадея могут быть выражены формулой:

G = c · I · Т , кг, (50)

где G – теоретический вес осажденного металла, кг;

с – электрохимический эквивалент, кг/(А·ч);

I – величина тока, А;

Т – продолжительность электролиза, ч.

Так как обычно электролитические растворы содержат не чистые растворы металлов, а с примесью токопроводящих солей и кислот, то действительный вес осадка будет меньше теоретического. Отношение фактического веса осадка к теоретическому, выражаемое в процентах, называется выходом по току (КПД ванны). Выход по току при хромировании составляет 12–18%, а при других электролитических процессах 60–90%.

Осадки хорошего качества получаются только при определенном соотношении двух основных факторов – температуры раствора и катодной плотности тока, свойственных данному электролитическому процессу и избранному рецепту электролита. В настоящее время применяются следующие электролитические способы покрытия поверхностей: хромирование, осталивание (железнение), омеднение, никелирование, кадмирование, оцинкование, лужение, алюминирование, освинцевание. Большинство из упомянутых способов применяется для антикоррозионных и декоративных покрытий. Для восстановления и повышения износостойкости деталей используются главным образом хромирование и осталивание.