pdf.php@id=6114

Поясним это на примере. Требуется определить время выдержки деталей в колоколе для никелирования с получением толщины слоя 0,010 мм при условиях: принятая сила тока на колоколе 320 а, едино­ временная загрузка в колокол б кГ, вес одной детали 15 Г, поверх­ ность покрытия детали 0,20 дм2.

Известно, что при пропускании тока силой 1 а в течение часа осаждается 1,095 Г никеля; практически при выходе по току 92% осаждается 1,0 Г никеля в час.

Определим поверхность единовременной загрузки в колокол; в 6 кГ содержится 400 шт. деталей, поверхность которых составляет 80 дм2, или 8000 см2. Для покрытия этой поверхности слоем толщиной 0,010 мм, или 0,001 слг, потребуется 8000*0,001-8,8 = 70,4 Г никеля (где 8,8 — удельный вес никеля).

Если при 1 а-ч осаждается 1 Г никеля, то для осаждения 70,4 Г никеля потребуется 70,4 а-ч и время выдержки при общей силе тока 30 а будет

70,4 : 30 = 2,3 ч.

РАСЧЕТЫ, СВЯЗАННЫЕ С ПРИГОТОВЛЕНИЕМ РАСТВОРОВ И ЭЛЕКТРОЛИТОВ

В цехах металлических покрытий при составлении растворов часто приходится изменять концентрацию кис­ лот путем разбавления или добавлением более крепких кислот. Количество воды или кислоты, которое нужно добавлять к раствору, вычисляют, пользуясь таблицей концентрации раствором кислот (табл. 6). Поясним ука­ занное примерами.

Пример 1. Допустим, имеется 290 кГ раствора серной кислоты удельного веса 1,4 Г/см3 при 25° С. Требуется довести крепость раствора до удельного веса 1,83 Г/см3. Количество более крепкой кислоты, которое нужно добавить, определяем с помощью табл. 6, в которой указано, что кислота с удельным весом 1,83 Г/см3 содержит 92,1% кислоты и 7,9% воды, а кислота с удельным весом 1,40 Г/см3 содержит 50,1% кислоты и 49,9% воды. Избыток воды равен 49,9 — 7,9 = 42%,

при 25° С составляет 1,84 Г1см3. Необходимо приготовить раствор для травления удельного веса 1,15 Г/см3. Количество воды, которое нужно добавить, находим по табл. 6.

Кислота с удельным весом 1,84 Г/см3 содержит 95,6% кислоты, а раствор с удельным весом 1,15 Г/см3 содержит 20,9% кислоты. Избы­ ток кислоты, таким образом, будет

95,6-^ 20,9 = 74,7%,

41

Таблица б

Концентрация некоторых кислот по удельному весу при температуре 15°С

или

340 74,7 = 253,9 кГ.

100

Поэтому необходимо добавить воды

100'253,9 = 1215 кГ. 20,9

Пример 3. Имеется 96%-ная серная кислота. Сколько следует влить этой кислоты в ванну, чтобы раствор для декапирования имел концентрацию кислоты 50 Г/л7

42

Расчет ведем так: 100 Г кислоты содержит 96 Г Н(,04, следова­ тельно, для 50 Г H2S04 потребуется

На каждый литр раствора в ванне следует добавить 52 Г 96% -ной

серной кислоты.

Пример 4. Требуется приготовить раствор для травления, содержа­ щий 200 Г/л соляной кислоты, емкость ванны 600 л. Для травильного раствора используют обычную техническую соляную кислоту, содер­ жащую 35% НС1. Количество соляной кислоты (100%-ной) для ванны указанной емкости:

200 X 600 = 120 000 Г = 120 кГ.

Впересчете на 35%-ную соляную кислоту потребное количество

еесоставит

120 100 = 342 кГ.

35

Для того чтобы узнать, какой объем займет это количество ки­ слоты, найдем по справочным таблицам, что удельный вес 35%-ной соляной кислоты при 20° С составляет 1,18 Г/см3, т. е. 1 л кислоты весит 1,18 кГ.

Отсюда потребное количество кислоты в литрах будет

Для составления травильного раствора в ванне емкостью 600 л необходимо смешать 289 л соляной кислоты и 311 л воды-

Правила разбавления. При приготовлении из кислоты различной крепости растворов кислот установленной кон­ центрации приходится разбавлять кислоты, для чего необ­ ходимо подсчитать, какое количество воды следует доба­ вить, чтобы получить требуемый раствор. Полезно запом­ нить правило разведения: количество частей добавляемой воды равно частному от деления высшего процентного содержания кислоты на низшее минус единица.

Поясним это примером. Имеется 60%-ная серная кислота, требуется ее разбавить так, чтобы получился 15%-ный раствор кислоты. Количество воды, требуемое для разбавления, найдем из следующего расчета.

В 100 Г 60%-ной кислоты содержится 60 Г кислоты и 40 Г воды; в 100 Г 15%-ной кислоты содержится 15 Г кис­ лоты и 85 Г воды. Если к 100 Г 60%-ной кислоты приба­ вить 300 Г воды, то получим общий вес 400 Г с содержа­ нием 60 Г кислоты, т. е. 15%-ный раствор. Следовательно, каждую весовую часть кислоты нужно разбавить в трех частях воды.

43

Требуемое для разбавления количество воды можно найти, пользуясь правилом разбавления. Найдя частное от деления высшего процентного содержания кислоты на

низшее и уменьшив его на единицу, получим — — 1 = 3,

т. е. каждую часть кислоты следует разбавить в трех частях воды.

Применение этого правила проиллюстрируем еще таким примером. Имеется 36%-ная соляная кислота. В каком количестве воды нужно ее разбавить, чтобы получить 10%-ную соляную кислоту? Определим частное от деления

каждую весовую часть кислоты следует добавить 2,6 части воды. Например, если к 100 кГ кислоты добавим 260 кГ воды, то получим 360 кГ раствора, содержащего 36 Г кислоты, т. е. получим 10%-ный раствор соляной кислоты.

Допустим, требуется азотную кислоту удельного веса 1,44 Г/см3 крепостью 77,3% разбавить до раствора удель­ ного веса 1,12 Г/см3, содержащего 20,2% кислоты. Тре­ буемое количество воды определится из соотношения

773

“2— 1 = 2,82; это значит, что к одному объему раствора,

содержащего 77,3% кислоты, надо добавить 2,82% объема воды.

Таблица 7

Количество серной кислоты (76% моногидрата), необходимой для приготовления 1 лг травильного раствора

44

При составлении раствора для травления в серной кислоте можно пользоваться табл. 7.

Расчеты, связанные с приготовлением смеси кислот или разбавлением кислот, очень облегчаются, если их произво­ дить при помощи графического построения, по так назы­ ваемому методу креста. Пользование этим методом пояс­ ним примером.

Допустим, требуется приготовить 15%-ный раствор из серной кислоты удельного веса 1,51 Г!см3, имеющей кон­ центрацию 60%. Необходимо рассчитать, какое количество воды следует взять для разбавления. Для этого прово­ дятся две перекрещивающиеся линии, около концов кото­ рых слева пишутся данные концентрации смешиваемых жидкостей (в данном случае 60 и 0%). В точке пересечения линий записывается требуемая крепость раствора. Затем на каждой линии вычитается одно число из другого и ре­ зультат пишется у свободного конца той же линии (60 —

— 15 - 45; 15 — 0 = 15).

s о/ /1 5 % \4 5 %

Из полученных данных видно, что для того чтобы из 60%-ной кислоты и воды получить кислоту крепостью 15%, требуется на каждые 15 вес. ч. 60%-ной кислоты взять 45 вес. ч. воды. Если, например, 60%-ной кислоты имеется 300 кГ, то для разбавления ее до 15%-ной следует доба­ вить 900 кГ/л воды. Такой же метод применяется и в тех случаях, когда смешиваются две кислоты разной крепости для получения смеси заданной крепости.

В некоторых случаях, когда состав электролита дается в весовых процентах, для подсчета количества реактивов, необходимых для приготовления 1 л электро­

где Л — количество кислоты, требующееся для приготов­ ления 1 л электролита, в мл;

а— содержание кислоты в готовом электролите в ве­ совых процентах;

у — удельный вес готового электролита;

45

&i — содержание кислоты в исходном продукте в весо­ вых процентах;

Ух — удельный вес исходной кислоты.

Обычно в рецептурных составах растворов и электроли­ тов приводятся концентрации веществ в граммах на литр, При составлении растворов и электролитов подсчиты­ вается рабочий объем ванны в литрах, и необходимое для загрузки количество компонентов находится просто, путем

умножения.

Если в составах указывается содержание солей не в 1 л раствора, а в 1 л воды, то требуется делать пересчеты, которые ясны из следующих примеров.

Пример 5. Следует растворить в 1 л воды по рецептуре 150 Г соли.

Для определения необходимого количества вещества при составлении раствора заданной концентрации в про­ центах по весу удобно пользоваться табл. 8 и 9.

Втабл. 8 по вертикальной оси приведены значения процентов в целых единицах, а по горизонтальной — значения в десятых долях единицы.

Количество граммов вещества, которое следует рас­ творить в 100 Г растворителя, находят в точке пересечения значений в целых и десятых долях единицы.

Например, для приготовления 2,5%-ного раствора пер­ манганата калия в воде следует взять 2,564 вес. ч. этой соли на 100 вес, ч. воды.

Втабл. 9 приведены данные для приготовления более

концентрированных растворов.

Пользуясь этой таблицей, легко определить, например, что для приготовления 25%-ного раствора хлористого

46

Необходимое количество вещества в Г для приготовления растворов требуемой концентрации

никеля в воде следует взять 33,33 вес. ч. этой соли на 100 вес. ч. воды и т. д.

При корректировании растворов и электролитов часто приходится выполнять процесс нейтрализации, при этом следует пользоваться химическими уравнениями происхо­ дящих реакций и производить расчеты по молекулярному весу компонентов. Как известно, молекулярным весом называется сумма весов атомов, входящих в состав моле­ кулы. Сказанное поясним примерами.

Пример 7. По данным анализа, отработанный травильный раствор содержит 35 Г/л свободной серной кислоты, емкость ванны 600 л; опре­ делить потребное количество гашеной извести для нейтрализации раствора перед его сливом.

Количество серной кислоты в 600 л раствора будет 35 X 600 = 21 000 Г.

Реакция нейтрализации и молекулярный вес веществ, участву­ ющих в ней, могут быть обозначены таким химическим уравнением:

H2S04 + СаО = CaS04 + Н20 98Г + 56Г = 136Г + 18Г.

Отсюда следует, что для нейтрализации 98 Г H2S04 требуется 56 Г СаО, а для 21 000 Г H2S04 необходимо

21 0 0 0 X 5 6 — 12 000 — 12 кГ гашеной извести.

98

Пример 8. Определить потребное количество углекислого никеля для нейтрализации излишнего количества серной кислоты, которой, по данным анализа, содержится в никелевом электролите 0,2 Г/л; емкость ванны 600 л. Химическое уравнение нейтрализации и моле­ кулярный вес участвующих в реакции веществ соответственно будет

J V9о*iP-.и^л

Если применен 90%-ный углекислый никель, то потребное его количество составит

1 0 0 X 1 4 5 ,3 = 161,4 Г,

90

т. е. в никелевый электролит необходимо добавить 161,4 Г углекислого никеля.

49

Пример 9. В ванне для никелирования емкостью 600 л, по данным анализа, имеется 0,15 Г/л излишней серной кислоты. Для нейтрализа­ ции излишнего количества серной кислоты в никелевом электролите применили водный раствор аммиака (нашатырный спирт). Требуется определить нужное количество нашатырного спирта.

Реакция нейтрализации и молекулярный вес реагентов будут

HaS04 + 2NH4OH = (NH4)2 S04 + 2HaO

Если избыток кислоты составляет 0,15 Г/л, то при емкости ванны 600 л количество излишней кислоты в ванне будет 0,15 X 600 = 90 Г.

Для нейтрализации 98 Г H2S04 требуется 70 Г NH4OH, а для 90 Г H2S04 необходимо

Если пользоваться нашатырным спиртом, удельный вес которого составляет 0,91 Г/см8, то в нем содержится 24% аммиака, что можно определить по справочным таблицам. Молекулярный вес аммиака

равен 17 Г, и это количество соответствует 70 = 3 5 Г NH4OH, а рас­

считанному количеству 64,2 Г нашатырного спирта будет соответ­ ствовать

т. е. указанное количество NH4OH следует добавить в никелевый электролит.

При составлении цианистых электролитов приходится обычно опре­ делять количество цианистого натрия, необходимое для образования комплексной соли и некоторого избытка в виде свободного цианида. Расчет поясним следующим примером.

Пример 10. Требуется определить необходимое количество циани­ стого натрия для составления 500 л электролита меднения с содер­ жанием 45 Г/л цианистой меди и 5 Г/л свободного цианистого натрия. Количество цианистой меди в указанном объеме электролита должно быть

45 X 500 = 22 500 Г = 22,5 кГ.

Для образования указанного комплекса необходимое количество цианистого натрия определится из уравнения

Сиа (CN)a + 4NaCN = NaaCu (CN)3

179,2 Г + 196 Г = 375,2 Г,

50