Металлдар мен құймалар арқылы электрхимиялық қаптамалар алудың технологиясы

Физика химиялық қасиеті және мыс қаптамасының қолданылуы. 
Мыс қаптамасын жеке өзін ғана физикалық және электрхимиялық қасиетіне 
орай болат бөлшектеріне коррозиялық қорғаныш немесе декаративті мақсатта 
қолданбайды. Мыс электр оң металдар қатарына жатады. Стандартты 
электродты потенциалы: Е
0 
Сu
0
/Cu
2+
= 0,337 В, сондықтан мыс қаптамасы болат 
бұйымдарды коррозиядан электрохимиялық қорғауды қамтамасыз ете 
алмайды. Мыс пен темір арасындағы потенциалдардың өзгерісі өте үлкен 
болғандықтан, жалаңаш шеткі аймақтар (кеуектер және қапталмаған жерлер) 
тез арада корродирленеді. Сонымен қатар мысты өзін ғана жеке қаптама 
ретінде қолдануға болмайды, себебі ауада көмір қышқылының негізгі 
тұздарымен қабат түзеді. Көбінесе мысты қаптаманы басқа металмен қаптар 
алдында ішкі қабат ретінде өте үлкен қалыңдықта (9-36 мкм) қаптауға болады, 
соның арқасында қаптаманың кеуектілігі төмендеп, коррозиялық төзімділігі 
артып, қымбат және жеткіліксіз металдарды (никель, күміс және т.б.) 
үнемдеуге мүмкіндік береді. 
Мыс қаптамалар болат бөлшектердің беткі, жеке аймақтарын цемента-
циядан қорғау үшін және тағы басқа мақсаттар үшін қолданады. 
Химиялық қосылыстарда және электролиттерде мысты тұндыруда бір немесе 
екі валенттілік көрсетеді. Мысалы, цианды мысты электролит қосылыстарында 
NaCu(CN)
2
мыс бір валентті болса, күкірт қышқылды электролиттерде CuSO
4
мыс екі валентті.
Гальваникалық шөккен мыс әдемі алқызыл түсті болады, бірақ 
атмосфералық жағдайда тез арада тотығып, тотықтар мен тұздар түзеді және 
қараяды. Мыс азот қышқылында қарқынды ериді, хром қышқылында жай, 
күкірт қышқылында әлсіз, ал тұз қышқылымен тіпті әрекеттеспейді. 
Органикалық қышқылдардан мысқа сірке қышқылы әсер етпейді, ал сілтілерден 
аммиакта ериді.
Мыс пластикалық және жеңіл жалтыратуға болатын металл меншікті 
тығыздығы 8,9 және балқу температурасы 1084
0
С. Мыстың жылу және 
электрөткізгіштігі темірден 6 - 7 есе көп, ал алюминийден 1,5 есе жоғары. 
Гальванотехникада осы үш металл шиналар дайындауда, катодтық және 
анодтық штангтарда т.б. қолданылады. Мыс пластикалық және жеңіл 
жалтыратуға болатын қасиетіне орай көп қабатты қорғаныш декаративті 
қаптамаларда (мыс –никель - хром) қолданылады. Сонымен қатар мыс 
гальванопластика өндірісінде кең қолданылады. 
Электролиттердің сипаттамасы
. 
Қазіргі уақытта мыстың электршөгуіне көптеген электролиттер табылуда. 
Олар өзінің құрамы мен ерекшелігі бойынша екі негізгі топқа бөлінеді: 
қышқылды және негізді. Қышқылды электролиттерге күкірт қышқылды, 
кремний 
фторидті, 
фторборатты, 
сульфаминді 
жатады. 
Қышқыл 
электролиттерде мыс ерітіндіде екі валентті формада және катодта разряд 
процесі төмендегідей болады: 
Сu
2+
+ 2e → Cu 

Мыстың стандартты потенциалы оң болғандықтан сутегі катодта бөлінбейді 
және практика жүзінде тоқ шығымы 100% құрайды. Сілтілі электролиттерге 
цианидті, пирофосфатты және темір синеродисті жатады.
Өндірісте кең қолданылатын, арзан, құрамы қарапайым, жоғары тоқ 
тығыздығын қамтамасыз ететін қышқыл электролитке күкірт қышқылы жатады. 
Қышқыл ерітінділердің кемшіліктері:
1) олардан алынатын тұнбалардың ірі кристалдық құрылымды болуы; 
3)
шашырау қабілеті аз болар болмас; 
4)
мыстың бөлінуінен темір, мырыш және олардың құймаларымен қаптай 
алмайсыз.
Болат бөлшегін электролит ерітіндісіне салысымен мына реакция бойынша 
ерітіндіден мыс бөлінеді: 
Fe + CuSO
4
→ FeSO
4
+ Cu 
Болат бетіне бөлініп шыққан мыс негізбен (қаптайтын затпен) мықты 
байланыспаған, сондықтан келесі электролизде жеңіл шөгіп негіздің үстіне 
қабат пайда болып мыс қаптамасы түзіледі. 
Анодты және катодты процестер:
мыс сульфаты ерітіндісінде мысты 
анодтар екі валентті мыс ионын түзе еріп, катодта разрядталып металдық мыс 
түрінде тұнады. Алайда бұл негізгі процестермен қатар қалыпты
жұмысты бұзатын басқа да процестер жүреді. Сонымен қатар, 
бірвалентті иондар түзіле жүретін анодты еру болуы мүмкін, алайда
мыстың қалыпты потенциалдар мәніне қарағанда бұл процесс
айтарлықтай елеусіз дәрежеде жүреді:
Cu/Cu
+
=+0.51B; Cu/Cu
2+
=+0.33B; Cu
+
/Cu
2+
=+0.15B ;
Электролитте металдық мысты химиялық қайтымды процесс жүреді:
Cu + Cu
2+ 
↔ 2Cu
+
Қалыпты температурада бұл реакцияның тепе - теңдік тұрақтысы: 
K=C
2
Cu
+
/C
Cu
2+
=0.5·10
-4
және оған сәйкес келетін Сu
+
ионының концентрациясы үлкен емес 
(қышқыл бойынша 1 н және мыс тотығы бойынша 2н 1 л ерітіндінің
құрамында тек 3.4·10
-4
атом мыс бір валентті тұз түрінде болады). 
Температураны арттырғанда Cu
+
- ның концентрациясы артады. 
Ерітіндіде тепе - теңдік жүйеге сәйкес келетін мөлшерге қарағанда
көп мөлшерде Cu
+ 
- ионының жинақталуы металдық кеуекті мыстың
тұнуына әкеледі, яғни реакция солға қарай жүреді. Сонымен қатар, бір 
валентті мыс сульфатының тотығуы ауадағы оттегінің және күкірт
қышқылының есебінен жүруі мүмкін, әсіресе ауада араластыруды
қолданғанда: 

Cu
2
SO
4
+ 1/2O
2 
+ H
2
SO
4 
→ 2CuSO 
4
+ H
2
O
Сәйкесінше, ваннаның қышқылдылығы төмендейді. Ақырында, бір 
валентті мыс сульфаты мыстың шала тотығын түзе отырып жеңіл гидролизге 
ұшырайды: 
Cu
2
SO
4 
+ H
2
O ↔ Cu
2
O + H
2
SO
4
Бұл реакциядан мыстың электролизін бейтарап ерітіндіде жүргізуге 
болмайтындығын көреміз. Мыс сульфатыда гидролизге ұшырайды. 2н
CuSO
4 
ерітіндісінде гидролиздің алдын алу үшін бөлме
температурасында қышқылдылық 0,01н-дан төмен болмауы керек, ал
100 С кезінде 0,1н. Жоғарыда көрсетілгендей, катодтағы процесс мыстың
екі валентті иондарының разрядталуынан тұрады, алайда сонымен қатар
олар бір валентті иондарға дейін тотықсыздануы мүмкін, сондай ақ
катодта ерітіндіде болатын мыстың бір валентті иондарының
разрядталуы жүреді. Осылайша, катодты процесті сызба түрінде
келесідей жазуға болады: 
Cu
2+ 
+2e → Cu, 
Cu 
2+ 
+e → Cu
+
, 
Cu 
+ 
+ e → Cu. 
Жоғарыда сипатталған реакциялардың әрқайсысының бағыты
айтарлықтай дәрежеде электролиз жағдайына(ток тығыздығы, температура, 
араластыру), және электролит құрамына тәуелді болады. Өйткені, бұл
факторлар белгілі дәрежеде анодты және катодты поляризация
шамасына әсер етеді. 
Мыс сульфатты электролиттерде поляризация мардымсыз және негізгі
компоненттердің концентрациясының өзгеруіне және электролиз
режиміне байланысты вольттің мыңдық немесе жүздік үлесі
шамасында болады.

жүктеу/скачать 1,78 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: