Методика выполнения работы

С хема установки для осаждения покрытия приведена на рис. 4. Постоянный ток получают от выпрямителя 1, к которому последовательно подключены рубильник 2, реостат 3, миллиамперметр 4. Электролизером служит химический стакан 5, к краям которого прикреплены два пластинчатых электрода 6, а в центре стакана подвешивается покрываемый образец 7. При сборке установки надо обратить внимание на полярность электродов: покрываемый образец должен быть катодом; при неправильном подключении он будет растворяться, а электролит придет в негодность.

Рис. 4. Установка для осаждения гальванических покрытий

Подготовка гальванической ванны заключается в заливке электролита, зачистке и промывке в воде анодов и установке их на место. Уровень электролита в ванне должен быть таким, чтобы покрываемый образец отстоял от дна и поверхности ванны не менее чем на две своей толщины.

Цинкование ведут в кислом цинковом электролите, содержащем 230 г сернокислого цинка, 50 г сернокислого натрия, 3 г декстрина, 30 г алюмокалиевых квасцов, I дм³ дистиллированной воды при следующем режиме: катодная плотность тока i_к = 0,0075 - 0,0125 А/см², температура электролита 20 °С.

Лужение производят в кислой ванне следующего состава: 50 г сернокислого олова, 100 г серной кислоты, 20 г фенола, I г столярного клея, I дм³ дистиллированной воды. Электролиз ведут при следующем режиме: катодная плотность тока i_к = 0,015 А/см², температура электролита 20 °С.

Никелирование осуществляют в ванне, содержащей 70-75 г сернокислого никеля, 40-50 г сернокислого натрия, 20-25 г борной кислоты, 5-10 г хлористого натрия, I дм³ дистиллированной воды при режиме: катодная плотность тока i_к = 0,005-0,010 А/см², рН 5,6-5,8, температура электролита 15-25 °С.

Следующим этапом работы является подготовка покрываемого образца. Штангенциркулем измеряют стальной образец с точностью до ±0,1 мм и определяют полную площадь его поверхности, включая боковые грани. Силу тока I вычисляют с точностью до 0,001 А по следующей формуле:

,

где I – сила тока, А;

i_к – катодная плотность тока. А/см² ;

S_к – полная площадь поверхности образца, см².

Затем поверхность образца зачищают наждачной бумагой, промывают водой, обезжиривают, протирая ватой, смоченной растворителем, и взвешивают. После обезжиривания нельзя касаться поверхности образца пальцами, поэтому во всех дальнейших действиях образец берут только через фильтровальную бумагу. Взвешенный образец декапируют – легко травят его поверхность, погружая на 0,5 мин в холодный раствор с массовой долей H₂SO₄ 15 %, снова промывают водой и подвешивают на катодную штангу.

Включают выпрямитель, силу тока регулируют реостатом. По показанию амперметра пересчитывают реальную плотность тока при осаждении покрытия. По истечении заданного времени (не менее 30 мин) вынимают образец, промывают его холодной водой, промокают фильтровальной бумагой и взвешивают.

Выход металла по току рассчитывают в соответствии с формулой

где η – выход металла по току, %;

m – масса фактически выделившегося металла, г;

I – фактическая сила тока во время электролиза, А;

τ – продолжительность электролиза, ч;

С – электрохимический эквивалент осаждаемого металла,

г/(Ач) (для Zn – 1,220; Sn – 2,214; Ni – 1,095).

Толщину покрытия вычисляют по формуле

,

где h – толщина покрытия, мкм;

i_k– катодная плотность тока. А/см²;

ρ_Zn = 7,14 г/см³, ρ_Ni = 8,80 г/см³, ρ_Sn = 7,30 г/см³.