ЭлектролиТТік мыстау

Жұмыс мақсаты: стационарлық электролизердегі электрохимиялық мыстау процесімен танысу; мыс тұнбалардың сапасына және ток бойынша металл шығымына электролит құрамының, электролиз тәртібінің, БАЗдың әсерін зерттеу .

Жалпы мәліметтер

Жоғары электрлік - және жылу өткізгіштікпен ерекшеленетін мыс әртүрлі өнеркәсіп салаларында кең қолданылады. Мыстың стандартты потенциалы +0,34 (қосымша 1) бетінің нольдік заряды 0,05 В орта мағынаға таяу .

Мыс иондары қарапайым күкірт қышқылды электролиттерден катодта жеңіл қонады. Бірақ коррозиядан болат бұйымдарын қорғауға арналған өзіндік гальваникалық жабындылар ретінде қолданылмайды. Өйткені, мыс негізгі карбонаттармен көмкеріліп ((CuOH)₂CO₃), атмосферада жеңіл тотығады. Темірге қарағанда мыс катодтық жабынды болып келеді және коррозиядан теміріді тек механикалық жолмен қорғайды.

Осы себептермен мыс басқа жабындыларға (хром, никель т.б.) астыңғы қабат ретінде қолданылады. Мыстауды жүзеге асыруға күкірт қышқылды, цианды, пирофосфатты және басқа электролиттер қолданылады. Құрамы қарапайым күкірт қышқылды электролиттер ең қөп таралған, олар арзан, қол жетерлік, қарапайым және тұрақты.

Мыстау электролиттеріне қоспалар енгізіп күкірт қышқылды электролиттерден негізге жабысқан жақсы сапалы қаптаулар алуға болады. Бұл қоспалар процесті белсенді жүргізуге мүмкіндік туғызады және қымбат тапшы компоненттерді қолданусыз кең форматта мыс тұнбаларының физикалық – механикалы қасиеттерін өзгертуге болады.

Өндірісте жиі қолданылатын электролиттердің ішінде цианидтік электролиттер. Мыстың тұнбалары жеткілікті сапалы болып шығады. Бірақ бұл электролиттер улы .

Компоненттердің тапшылығына қарамастан, цианидтік электролиттермен қатар түратын пирофосфаттық электролиттер. Олардың токсикалық әсері төмен және олар жөғары шашырату қабілеттілікті болады.

Мыстауды жұқа қабатты және қалын қабатты мыстау деп бөледі. Жұқа қабатты мыс жабындылар болат бұйымдарын цементтациядан қорғау үшін, электр өткізгіштікті жоғарылатуына қолданады, сонымен қатар аралық болат, мырыш, алюминий қорытпаларын никельдеген немесе хромдау алдында қабат ретінде қолданылады. Мұнда мыс қабаты негізге жақсы жабыстыруға немесе қорғау қабілеттіліктері жоғарылатуға арналады.

Қалын қабатты мыс қаптаулары гальванопластикалық бұйымдардың өндірісінде полиграфияда, бетмүсіндерін, құбырларды, толқын жүргізушілер т.б. даярлағанда қолданады.

Сусыз еріткіштердің негізіндегі электролиттерден мыс электротұнбасын алу туралы [8] әдебиетте мәліметтер кездесуге болады.

ӨЗІНДІК ЖҰМЫСҚА АРНАЛҒАН ТАПСЫРМАЛАР

Бақылау сұрақтар

1. Цианды электролиттерден мысты электротұндыру шарттары.

2. Үш қабатты мыс - никель - хром жабындылары.

3. Мыс электролиттеріне арналған бет активты заттар.

4. Мыс жабындылардың қолдану облыстары .

Бақылау есептер

1. Күкірт қышқылды ортада қондырылған мыс қаптаудың ролін көрсету:

а) алюминийлік құбырға;

б) мырышты құбырға;

в) күміс құбырға;

г) темір құбырға;

д) кадмий құбырға.

Катодты, анодты анықтау. Катодта және анодта жүретін электродтық процестерді жазу.

2. CuSO₄ ерітіндісінен ток күші 2 А болып 5 сағатта алынған мыстың ток бойынша шығымын табу, егер катодта практикалық бөлінген мыстың мөлшері:

а) 10,2 г;

б) 9,86 г;

в) 9,362 г;

г) 10,86 г;

д) 10,37 г.

3. Ток күші 0,06 А болғанда қанша уақытта көрсетілген мыс мөлшерін катодта алуға болады:

а) 12 г;

б) 600 г;

в) 30 г;

г) 0,8 г;

д) 76 г.

4. Мыс нитратының су ерітіндісін инертті электродтармен электролиздегенде катодта 162 г мыс бөлінді:

а) оттектің қандай көлемі анодта бөлінеді, егер мыстың катодта ток бойынша шығымы 75% болса,

б) оттектің қандай көлемі анодта бөлінеді, егер мыстың катодта ток бойынша шығымы 86% болса,

в) оттектің қандай көлемі анодта бөлінеді, егер мыстың катодта ток бойынша шығымы 79% болса,

г) оттектің қандай көлемі анодта бөлінеді, егер мыстың катодта ток бойынша шығымы 92% болса,

д) оттектің қандай көлемі анодта бөлінеді, егер мыстың катодта ток бойынша шығымы 71% болса,

Қондырғылар және реактивтер: тұрақты ток түзеткіш, амперметр, реостат, аналитикалық таразы, секундомер, мыс анодтар, мыс фольгадан жасалған катодтар, БАЗ – тиомочевина, натрий тиосульфаты, этилді спирт , мыс кулонометрі.

Жұмыс орындау әдістемесі

Мыс электротұндыру процес төменгі құрамдағы электролиттерінде өткізу (г/л):

электролит № 1: CuSO₄10H₂O-250; H₂SO₄-50;

C₂H₅OH-50; тиомочевина-0,5; рН 3,5-4,5.

электролит № 2: CuSO₄10H₂O-250; H₂SO₄-50;

тиосульфат-1-0,5; рН 3,5-4,5.

электролит № 3: CuSO₄10H₂O-250; H₂SO₄-50;

C₂H₅OH-50; БАЗ электролит құрамында жоқ.

Процес өткізуіне арналған қондырғының схемасы 3 жұмыста берілген (5-сурет). Оқытушының тапсырмасымен электролиттердің құрамдарын, тәжірибе өткізу уақыт, ток тығыздығын белгіленеді. Катод ретінде мыс фальгадан жасалған пластинка қолданады, оны алдын ала майсыздандырады және сұйытылған күкірт қышқыл ерітіндіде өңдейді жуылғанды – ыстық және салқын сумен жуып спиртпен кептіреді. Тәжірибенің алдында пластинканың массасын аналитикалық таразыда өлшенеді, беттерін өлшеп оның ауданын табады, (4) формуламен ток күшін есептейді.

Электрод электролизер қақпағына бекітіледі, реостат арқылы ток күші есептелген мәнге орнатылады, секундомермен тәжірибе бастапкы және соңысының уақыты белгіленеді. Тәжірибе аяқталғаннан кейін катодты электролиттен алынып, жуылып, кептіріп, массасы өлшенеді. Мыстың ток бойынша шығымы (6) формуламен есептеледі.

Мыс қаптаудың кеуектілігін (ұсақ тесіктерін) анықтау

Сүзгіш қағазды 10 г/л қызылды қан тұзымен (K₃[Fe(CN)₆] 40 г/л натрий хлориді ерітіндісімен ылғалданды. Осы қағазды мыс қаптамасының бетіне жайылады. Кепкеннен кейін сүзгіш қағазды үлгіден алып дистильденген сумен жуылып қайта кептіреді. Қағаз бетіінде тесіктердің орындарында қызыл - қоңыр дақтар қалады. Оларды санын есептеп қаптаудын кеуектілігіне қорытынды жасалады:

1 см² 1-3 тесік болған жағдайда, бұл қаптама кеуексіз,

1 см² 4-8 тесік болған жағдайда, бұл қаптама баяу кеуекті,

1 см² 4-8 тесіктен асқан жағдайда, бұл қаптама кеуекті.

Алынған нәтижелерді кестеге толтырылады:

Катодтың №	Электролит №	, А/дм2	Катод ауданы, S, дм2	Ток күші J, А	Электролиз уақыты ,сағат	Қаптама қалыңдығы h, мкм	Катодтық қаптаманың сапа сипаты

Тәжірибеде алынған нәтижелерді өңдеу

Әр түрлі құрамды электролиттерде және әртүрлі ток тығыздықтарында алынған мыстың ток бойынша шығымын есептеу. Мыс тұнбаларының сырт пішінін суреттеп айту, тесіктердің санын есептеу.

Қорытындыда өткізілген тәжірибелердің нәтижелерін қысқаша қосындылау, электролиттердің зерттелген құрамдарының, электролиз тәртібінің, тұнбалардың сапаларының нәтижесін бағалау.

Әдебиет

[1] Кудрявцев Н.Т. Прикладная электрохимия.-М.:Химия, 1975.-551с.

[2] Прикладная электрохимия /под ред.А.П.Томилова.-М.:Химия, 1984.-520с.

[3] Баймаков Ю.В., Ветюков М.М. Электролиз расплавленных солей.-М.:Металлургия, 1966.-516с.

[4] Блестящие электролитические покрытия /под ред. Ю.Ю.Матулиса.-Вильнюс: Минтис, 1969.-615с.

[8] Шпак И.Е. Электролиты для гальванического меднения. Обзоры по электронной технике.-М.: ЦНИИ «Электроника», 1989.-75с.

[12] Грилихес С.Я., Тихонов К.Н. Электрохимические и химические покрытия.-М.:Химия, 1990.-288 с.

[14] Кубасов В.Л., Зарецкий С.А. Основы электрохимии.-М.:Химия, 1985.-167с.

№5 жұмыс