
- •Основы электрохимии и электрохимических технологий
- •Введение
- •Окислительно-восстановительные реакции.
- •Правила уравнивания окислительно-восстановительных реакций.
- •Порядок уравнивания окислительно-восстановительных реакций, т.Е. Приведение их в форму, обеспечивающую закон сохранения энергии (баланс массы и заряда).
- •Демонстрация переноса электронов в окислительно-восстановительных реакциях. Гальванический элемент.
- •Лекция 2. Законы Фарадея и скорость электрохимического процесса Выход по току. Применение закона Фарадея к расчету скорости обработки металлов.
- •Скорость электрохимической обработки
- •Электрохимический эквивалент сплава и практический электрохимический эквивалент.
- •Лекция 3. Равновесный потенциал электрода Электрод, ячейка. Напряжение электрода и ячейки. Равновесный потенциал. Виды равновесных потенциалов.
- •Равновесный потенциал.
- •Виды равновесных потенциалов.
- •Лекция 4. Основы теории электролитической диссоциации Равновесные явления в растворах электролитов. Теория электролитической диссоциации. Ион - дипольное и ион - ионное взаимодействие в электролитах.
- •Теория Дюбая – Гюккеля и ион - ионное взаимодействие в растворах электролитов.
- •Гидролиз солей.
- •Буферные растворы.
- •Ионные равновесия при растворении. Произведение растворимости.
- •Лекция 6 Электропроводность электролитов
- •Экспериментальное определение электропроводности.
- •Особые случаи электропроводности электролитов.
- •Электроды первого рода. Потенциал ионно-металлического электрода.
- •Электроды второго рода.
- •Хлорсеребряный электрод.
- •Окислительно – восстановительные (redox) системы.
- •Водородный электрод.
- •Хингидронный электрод.
- •Мембранный потенциал или потенциал Донана.
- •Методы изучения двойного электрического слоя.
- •Модельные представления о строении двойного электрического слоя.
- •Форма поляризационной кривой при наличии стадии массопереноса.
- •Лекция 11 Теория замедленного разряда.
- •Свойства уравнения теории замедленного разряда.
- •Лекция 12 Поляризация (перенапряжение) при образовании новой фазы. Перенапряжение при лимитирующей стадии образования двумерных и трёхмерных зародышей.
- •Перенапряжение поверхностной диффузии при электроосаждении металлов.
- •Перенапряжение образования пузырьков газа и связь размеров пузырьков с потенциалом.
- •Предельные токи при электроосаждении. Эффект м.А.Лошкарёва.
- •Электрические процессы в условиях медленной гомогенной химической реакции.
- •Критерии определения природы лимитирующейстадии.
- •Лекция 14 Примеры механизмов некоторых электрохимических реакций.
- •Примеры механизмов различных электрохимических реакций. Реакция выделения водорода (водородный электрод).
- •Кинетическая теория коррозии.
- •Коррозия при кислородной деполяризации.
- •Роль локальных элементов в возникновении коррозии и достижении её скорости.
- •Методы защиты от коррозии.
- •Пассивность металлов.
- •Электрохимическая размерная обработка металлов и сплавов
- •Основы прикладной электрохимии и электрохимических технологий Лекция 1 Основные особенности электрохимических технологий.
- •Конструктивные принципы электрохимических реакторов
- •Межэлектродный зазор
- •Токовые нагрузки
- •Сепараторы
- •Подвод и отвод компонентов реакции
- •Корректировка состава электролита
- •Масштабный фактор
- •Подбор коррозионностойких материалов
- •Экономические показатели
- •Классификация основных процессов переноса при химической и электрохимической технологии
- •Лекция 2. Распределение тока и рассеивающая способность электролитов Распределение тока. Виды распределения тока. Параметр Вагнера. Рассеивающая (локализующая) способность электролитов
- •Первичное распределение тока.
- •Вторичное распределение тока.
- •Третичное распределение тока.
- •Распределение тока при высоких плотностях тока (при наличии поверхностного тепловыделения)
- •Распределение скоростей осаждения или растворения при наличии зависимости выхода по току от плотности тока
- •Методы расчёта распределения тока.
- •Методы экспериментального определения рассеивающей (локализующей) способности электролита
- •Лекция 3. Химические источники тока (хит). Основные характеристики хит
- •Лекция 4 Первичные хит (хит первого рода, элементы)
- •Сухие марганцево-цинковые (мц) элементы
- •Первичные хит с магниевыми и литиевыми анодами
- •Первичные хит с литиевыми анодами
- •Хит с твердым электролитом
- •Лекция 5 Вторичные хит (аккумуляторы).
- •Свинцовые кислотные аккумуляторы
- •Основные неисправности свинцовых кислотных аккумуляторов.
- •Щелочные аккумуляторы
- •Лекция 6 Топливные элементы.
- •Лекция 7. Электролиз водных растворов без выделения металлов Производство водорода и кислорода
- •Производство тяжелой воды
- •Интенсификация электрохимических методов получения водорода
- •Лекция 8. Электрохимическое производство хлора, щелочи и гипохлотрта натрия
- •Теоретические основы электролиза растворов хлоридов
- •Электролиз с твердым катодом и фильтрующей диафрагмой
- •Электролиз с ртутным катодом.
- •Перспективы развития хлорной промышленности
- •Электросинтез гипохлорита натрия
- •Лекция 9 Электрохимические покрытия металлами и сплавами. Теоретические основы.
- •Два метода нанесения покрытий при электролизе
- •Назначение металлических покрытий металлами и сплавами
- •Управление свойствами и размерами покрытий
- •Использование нестационарного электролиза
- •Лекция 10 Электролитическое осаждение железа.
- •Катодный процесс при электроосаждении железа.
- •Электролиты железнения и режимы электролиза
- •Анодный процесс.
- •Лекция 11. Хромирование. Свойства и области применения хромовых покрытий
- •Некоторые особенности процесса хромирования
- •Электролиты и режимы электролиза.
- •Физико-механические свойства хромовых покрытий
- •Лекция 12. Меднение Область применения
- •Сравнительная характеристика медных электролитов.
- •Борфтористоводородные электролиты
- •Цианистые электролиты
- •Пирофосфатные электролиты
- •Лекция 13. Анодная и химическая обработка металлов Оксидирование
- •Электрохимическое и химическое полирование
- •Лекция 14. Электролиз расплавов. Общие сведения.
- •Строение расплавленных солей
- •Электропроводность расплавленных солей
- •Выход по току и удельный расход энергии при электролизе расплавов
- •Влияние физико-химических свойств электролита на процесс электролиза
- •Некоторые специфические явления при электролизе расплавов
- •Лекция 15. Производство алюминия
- •Переработка алюминиевых руд
- •Получение криолита
- •Электроды и другие материалы
- •Электролиз криолит-глиноземного расплава
- •Состав электролита
- •Конструкция и эксплуатация электролизеров
- •Рафинирование алюминия
- •Электролиз хлорида алюминия
- •Лекция 16. Гидроэлектрометаллургия
- •Лекция 17. Электролиз в металлургии благородных металлов
- •Вопросы для самопроверки, задачи и упражнения
- •Заключение Основные направления современного этапа развития электрохимии и электрохимических технологий
- •Литература
Физико-механические свойства хромовых покрытий
Внешний вид и свойства осадков хрома, получаемых в указанных электролитах, связаны с температурой и плотностью тока, при которых ведут электролиз (рис.11.3) Блестящие покрытия формируются при 45 – 65С и плотности тока 40 – 80 А/дм2. Они отличаются высокой твердостью, хорошим декоративным видом. Молочные осадки получают при сравнительно невысокой плотности тока – 20 – 35 А/дм2, но повышенной температуре – 65 – 75С. Твердость их ниже, чем блестящих, но выше пластичность, заметно меньше пористость и, следовательно, лучше защитная способность. Последнее обстоятельство говорит о возможности применения их для защиты деталей от коррозии. В таких случаях целесообразно двухслойное хромирование, когда на первый, основной по толщине слой хрома осаждают более тонкое блестящее покрытие. Матовые светло-серого цвета хрупкие осадки формируются при 25 – 35С в широком диапазоне плотностей тока. Рабочие диапазоны формирования покрытий указанных видов изменяются с составом электролита.
Износостойкость хромовых покрытий, полученных из универсального ‘электролита возрастает при повышении температуры и, пройдя через максимум при 55 – 65С, снижается до минимума при 75С. Для осадков, полученных из разбавленного электролита, максимум износостойкости смещается в область более высоких температур.
Между твердостью и износостойкостью нет прямой зависимости. Твердость и износостойкость хромовых осадков, полученных до плотности тока60·А/дм2(0,6 А/см2) возрастает. При более высоких плотностях тока твердость осадков продолжает возрастать, а коэффициент износостойкости уменьшается.
Рис. 11.3 Влияние условий электролиза на внешний вид хромовых покрытий: I – блестящие; II – молочные; III – матовые; IV – серебристые, мелкозернистые; V – нет осадка. Концентрация CrO3, г/л: а – 150; б – 250; в – 350
Аноды
При хромировании нецелесообразно применять растворимые аноды (из металлического хрома). Это объясняется тем, что хром растворяется на аноде с большим выходом по току, чем осаждается на катоде, и переходит в раствор в виде ионов различной валентности. Кроме того, хромовые аноды хрупкие и с трудом поддаются механической обработке, а, следовательно, им не всегда можно придать нужную форму. Вследствие этого применяют нерастворимые аноды, преимущественно из свинца или его сплавов, которые наиболее стойки в саморегулирующемся электролите.
На нерастворимых анодах происходит выделение кислорода и окисление Cr3+. В процессе электролиза их поверхность покрывается слоем перекиси свинцаPbO2, которая является катализатором процесса окисления трехвалентного хрома, а также защищает свинец от дальнейшего разрушения. При определенном соотношении анодной и катодной плотностей тока можно установить равновесие, при котором на аноде окисляется такое же количество трехвалентного хрома, какое попадает в электролит из катодной зоны. Чем больше анодная поверхность (и, следовательно, чем меньше анодная плотность тока), тем с большим выходом по току окисляется трехвалентный хром. В нормально работающих ваннах рекомендуют поддерживать соотношение анодной поверхности к катодной в пределах от 1:2 до 2:3.
Для поддержания требуемой концентрации хромовой кислоты в ванну периодически добавляют хромовый ангидрид и корректируют ее по содержанию посторонних анионов, согласно данным анализа.