Технологический процесс электролитического осаждения металлов

Электролитическое осаждение металлов основано на явлении элек­тролиза, т. е. окислительно-восстановительных процессах, происхо­дящих в электролите и на электродах при прохождении через элек­тролит постоянного тока. Восстановление поверхностей этим спо­собом наращивания не вызывает структурные изменения в деталях, позволяет устранять незначитель­ные износы. Процесс восстанов­ления легче поддается механиза­ции и автоматизации.

Рис. 16.1. Схема установки для элек­тролитического осаждения металла: 1 — анод; 2 — катод (деталь); 3 — ван­на; 4 — электролит

Основу процесса составляет электролиз металлов, сущность которого заключается в следу­ющем (рис. 16.1). Положительно заряженные ионы (катионы) перемещаются к отрицательно­му электроду (катоду), где по­лучают недостающие электроны и превращаются в нейтральные атомы металла. Отрицательно за­ряженные ионы (анионы) пе­ремещаются к положительно заряженному электроду (аноду), теряют свой электрический заряд и превращаются в нейтральные атомы. На катоде выделяется металл и водород, а на аноде — кислород и кислотные остатки. Катодами являются восстанавливаемые детали, а в качестве анодов исполь­зуют металлические электроды (растворимые и нерастворимые). Растворимые аноды делают из того же металла, который должен осаждаться на катоде, нерастворимые аноды изготавливают из свин­ца (применяют только при хромировании).

Масса металла q, откладывающаяся на катоде при электролизе, определяется по закону Фарадея по формуле

Q=αI/Т_осж, (16.1)

где α — электрохимический эквивалент, г/(А*ч); I — сила тока при электролизе, А; Т_осж — продолжительность электролиза, ч.

В электролите, помимо ионов металла, присутствуют и другие заряженные частицы — водород, гидроокиси металла и др. Они вызывают неизбежные потери электроэнергии, которые учитыва­ются коэффициентом

η = (G₂- G₁)/q, (16.2)

где G₂, G₁— масса детали соответственно до и после электролиза, г. Время (в часах) процесса электролиза (осаждения металла) в зависимости от толщины наращиваемого слоя определяется по формуле

Т_осж = 1000γh/(αηD_k), (16.3)

где D_k — катодная плотность тока, А/дм²; h — толщина слоя покрытия, мм; γ — плотность металла покрытия, г/см³ (табл. 16.1). Электролитические и химические покрытия при ремонте авто­мобилей применяют для повышения износостойкости, восстанов­ления изношенных поверхностей деталей (хромирование, железнение и др.), для защиты деталей от коррозии (цинкование, бронзирование, оксидирование, фосфатирование и др.), для защитно-декоративных целей (никелирование, хромирование, цинкование, оксидирование и др.), для специальных целей, в частности улуч­шения прирабатываемости трущихся поверхностей деталей (мед­нение, лужение, свинцевание и пр.), для защиты от наугле­роживания при цементации (меднение). Чаще всего цель покры­тия является комплексной.

Таблица 16.1

Дата добавления: 2015-07-16