Гальваностегия и Гальванопластика

VII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке

Гальваностегия и Гальванопластика

Макаров Р.Е. 1
1МБОУ "Школа №93"
Аверьянова Т.В. 1
1МБОУ "Школа №93"
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Ведение

История человеческой цивилизации тесно связана с историей добычи и обработки металлов. Очень давно, когда людям, уже научившимся обрабатывать камень, впервые попали в руки самородки меди, даже очень простые изделия из нее показались лучше и полезнее предметов, вытесанных из камня. Именно в процессе совершенствования навыков работы с металлом были созданы - поначалу примитивные, а впоследствии и более совершенные приемы металлообработки, ставшие базисом современной технологической культуры.
Значительная часть окружающих нас объектов материального мира создана из металлов. А все остальное, что к ним непосредственного отношения не имеет, было получено, изготовлено либо построено с использованием металлических станков, машин, инструментов и механизмов. Сегодня трудно себе представить жизнь населяющих Землю людей и устройство человеческого общества, если бы на планете не существовали металлы, или человек в свое время не научился их находить, добывать и обрабатывать. 

Начиналось все с обыкновенной ковки, потом перешло на стадию отливки изделий из металла, сейчас же возможно создание металлических изделий на атомном уровне, при помощи электрохимии об этом и пойдет речь в данной научной работе.

Проблема:

Как известно в мире существует множество интернет – магазинов, в том числе и магазинов с товарами, сделанными из металла. В одном из таких мы нашли украшение в виде березового листа ,оказалось, что данное изделие можно сделать самому. Продолжая поиск по этому вопросу мы обнаружили информацию о передовых методах копирования изделий и нанесении разного рода металлов при помощи электрического тока.

Гипотеза:

Можно создать высококачественные ювелирные изделия в условиях школьной химической лаборатории, а также нанести защитное металлическое покрытие на какой-либо предмет.

Цели:

При помощи гальваностегии покрыть металл тонким слоем другого металла.

При помощи гальванопластики сделать копию или покрыть металлическим слоем какой либо предмет, являющийся диэлектриком.

Задачи:

Применить знания электрохимии на практике

Используя метод гальванотехники, покрыть металлические изделия медью.

Используя методы гальванопластики скопировать некоторые объекты природы.

Глава 1. Теоретическая часть.

Электролиз история его открытия

Электролиз — физико-химический процесс, состоящий в выделении на электродах составных частей растворённых веществ или других веществ, являющихся результатом вторичных реакций на электродах, который возникает при прохождении электрического тока через раствор, либо расплав электролита.

Электролиз является одним из лучших способов золочения или покрытия металла медью, золотом и т.д.

Упорядоченное движение ионов в проводящих жидкостях происходит в электрическом поле, которое создаётся электродами — проводниками, соединёнными с полюсами источника электрической энергии. Катодом при электролизе называется отрицательный электрод, анодом — положительный. Положительные ионы — движутся к катоду, отрицательные ионы — анионы — движутся к аноду.

Хронология истории электролиза:

1785 г. - Мартинуса ван Марум использовал электростатический генератор, чтобы осадить (извлечь) олово, цинк и сурьму из их солей с использованием электролиза

1800 г. — Уильям Николсон и Энтони Карлайл (при участии Иоганн Риттер) разложили воду на водород и кислород.

1807 г. — такие химические элементы как: калия, натрия, бария, кальция и магния были обнаружены сэром Хамфри Дэви с помощью электролиза.

1832 г. — Майкл Фарадей открывает свои два закона электролиза, и даёт их математическую формулировку и объяснение.

1875 г. — Поль Эмиль Лекок де Буабодран обнаружили  галлий с помощью электролиза.

1886 г. — был обнаружен Фтор Анри Муассаном с помощью электролиза.

1886 г. — Разработан процесс Холла-Эру для получения алюминия из глинозёма.

1890 г. — Разработан Castner–Kellner процесс получения гидроксида натрия.

1.2. Законы электролиза

Законы электролиза были сформулированы Фаредеем в 1832 году, а опубликованы лишь в 1934 году. Эти законы определяют Связь между количеством выделившегося при электролизе вещества и количеством прошедшего через электролит тока.

Первый закон электролиза Фарадея: масса вещества, осажденного на электроде при электролизе, прямо пропорциональна количеству электричества, переданного на этот электрод.

m = k*Q

Где k - электрохимический эквивалент;

Q - заряд, прошедший через электролит;

m - масса выделившегося вещества;

Из определения силы тока следует:

Q= I* t

Где I - сила тока;

t - Время, в течении которого проводился электролиз.

Отсюда получаем:

m = k* I * t

Второй закон электролиза фарадея: для данного количества электричества масса химического элемента, осажденного на электроде, прямо пропорциональна его электрическому эквиваленту.

Электрохимический эквивалент вычисляется по формуле:

Где - электрохимический эквивалент;

- молярная масса осажденного вещества,

- валентность иона, участвующего в электролизе

- заряд электрона

- число Авогадро

Так, заряд электрона и число Авогадро являются постоянными:

= 6,022 *

= 1,602 * Кл

Постоянная Фарадея вычисляется по формуле:

F= 96485,33(83) Кл/моль

Объединенный закон электролиза:

Из закона можно выразить силу тока:

Время электролиза:

Плотность вещества из курса физики можно найти через массу и толщину слоя:

Где p - лотность метала

V - объем слоя металла

S - площадь покрываемой поверхности

D - nолщина полученного слоя

Из уравнения электролиза следует, что протекание реакции зависит не только от времени и силы тока, но и от самого вещества, участвующего в электролизе.

1.3.Электролитическая диссоциация

Электролитическая диссоциация – процесс распада электролита на ионы при его растворении или плавлении, вследствие чего он начинает проводить электрический ток. В этом процессе могут участвовать только электролиты – вещества, которые проводят электрический ток. При этом количество положительных зарядов всегда равно количеству отрицательных зарядов, то есть раствор или расплав остается электрически нейтральным. Но в электролитах диссоциирована определенная доля молекул вещества, что отражается на степени его диссоциации.

Степень диссоциации выражается в процентах и находится по формуле:

Где - степень диссоциации

n - число диссоциированных молекул вещества

N - oбщее число молекул

Степень диссоциации зависит от природы растворителя и растворяемого вещества, от концентрации раствора, его температуры.

Исходя из этого выделяем два вида электролитов:

Сильные электролиты. В них степень диссоциации больше 30%

Это химические соединения, молекулы которых практически полностью диссоциируют на ионы. К ним относят:

- некоторые кислоты

- гидроксиды щелочных и щелочно-земельных

- большинство солей

Слабые электролиты. В них степень диссоциации меньше 2 % . Это химические соединения молекулы которых, даже в сильно разбавленных растворах незначительно диссоциированы на ионы. К ним относят:

- почти все органические кислоты и вода

- некоторые неорганические кислоты

- некоторые малорастворимые гидрооксиды металлов

Четкой границы между сильными и слабыми электролитами не существует, так как одно и тоже вещество может иметь разную степень диссоциации в зависимости от многих внешних факторов.

Диэлектрики – вещества, водные растворы и расплавы которых не проводят электрический ток. Они содержат Ковалентные неполярные и малополярные связи, которые не распадаются на ионы. К ним относят твердые вещества, не металлы, большинство газов, многие органические соединения (сахара, бензин, спирт и другие).

Виды диссоциации:

Диссоциация в растворах – самый распространенный вид диссоциации, который происходит в следствии взаимодействия растворенного вещества с растворителем. Огромную роль в этом процессе играет диэлектрическая проницаемость самого растворителя.

Диссоциация при плавлении – еще один вид диссоциации, состоящий в колебании кристаллической решетки вещества под действием высоких температур. Кенетическая энергия молекул превышает энергию взаимодействия ионов, в следствии чего вещество диссоциирует.

Диссоциация газа – редкий вид диссоциации, который возможен лишь в присутствии анализатора. Электролизу подвергаются некоторые газу и бескислородные кислоты в газообразном состоянии. Реакции у газом проходят также , как и у электролитов, но законы электролизов фарадея на них не действуют.

Рекомбинация – обратный процесс диссоциации, который происходит при встрече разноименно заряженных ионов и их соединении с образованием нейтральной молекулы. Но с течением временив растворе устанавливается состояние динамического равновесия, где число диссоциаций равно числу рекомбинаций. В последствии концентрация раствора остается неизменной.

1.4 Процесс электролиза

Электролитическая ячейка – электрохимическое устройство, служащее для проведения реакции электролиза. Она представляет собой сосуд с электролитом и два погруженных в него электрода.

В Процессе электролиза участвуют два вида ионов: катионы (положительные) и анионы (отрицательные).

Катионы:

катионы активных металлов: тяжело разряжаются, в растворах электролизу подвергается вода с выделением водорода;

катионы менее активных металлов: в одном растворе восстанавливаются, выделяется металл и водород;

-катионы неактивных металлов: легко разряжаются, восстанавливаются только до металла.

Анионы:

анионы кислородосодержащих кислот и фторид–ион: тяжело разряжаются, в водном растворе электролизу подвергается вода с выделением кислорода.

гидроксид – ионы и анионы бескислородных кислот, кроме фторид-иона: легко разряжаются.

В процессе электролиза происходит несколько химических реакций. Одни протекают на аноде, другие на катоде. Продукты этих реакций зависят от рода вещества и его состояния. В уравнении реакций катод обозначается буквой «К», а анод – «А».

Реакции расплавов веществ:

- соль любого металла и бескислородной кислоты

- соль любого металла и кислородосодержащей кислоты

- гидроксид

Реакции растворов (водных) веществ:

- соль активного металла и бескислородной кислоты

- соль активного металла и кислородосодержащей кислоты

- гидроксид отдельного металла

- соль менее активного металла и бескислородной кислоты

- соль менее активного металла и кислородосодержащей кислоты

- гидроксиды менее активных металлов нерастворимы

- соль неактивного металла и бескислородной кислоты

- соль неактивного металла и кислородосодержащей кислоты

- гидроксиды неактивных металлов нерастворимы

1.5 Применение электролиза

Электрохимические процессы широко применяются в различных областях современной техники, в аналитической химии , биохимии и т. д. В химической промышленности электролизом получают хлор и фтор, щелочи, хлораты и перхлораты, надсерную кислоту и персульфаты, химически чистые водород и кислород и т. д. При этом одни вещества получают путем восстановления на катоде (альдегиды, парааминофенол и др.), другие электроокислением на аноде (хлораты, перхлораты, перманганат калия и др.).

Электролиз в гидрометаллургии является одной из стадий переработки металлсодержащего сырья, обеспечивающей получение товарных металлов.
Электролиз может осуществляться с растворимыми анодами - процесс электрорафинирования или с нерастворимыми - процесс электроэкстракции.
Главной задачей при электрорафинировании металлов является обеспечения необходимой чистоты катодного металла при приемлемых энергетических расходах.

В цветной металлургии электролиз используется для извлечения металлов из руд и их очистки . Электролизом расплавленных сред получают алюминий, магний, титан, цирконий, уран, бериллий и др.

Для рафинирования (очистки) металла электролизом из него отливают пластины и помещают их в качестве анодов в электролизер. При пропускании тока металл, подлежащий очистке, подвергается анодному растворению, т. е. переходит в раствор в виде катионов. Затем эти катионы металла разряжаются на катоде, благодаря чему образуется компактный осадок уже чистого металла. Примеси, находящиеся в аноде, либо остаются нерастворимыми, либо переходят в электролит и удаляются.

Кроме указанных выше, электролиз нашел применение и в других областях:

получение оксидных защитных пленок на металлах (анодирование);

электрохимическая обработка поверхности металлического изделия (полировка );

электрохимическое окрашивание металлов (например, меди, латуни, цинка, хрома и др.);

очистка воды – удаление из нее растворимых примесей. В результате получается так называемая мягкая вода (по своим свойствам приближающаяся к дистиллированной);

электрохимическая заточка режущих инструментов (например, хирургических ножей, бритв и т.д.).

1.6 Гальванотехника

Гальванотехника — раздел прикладной электрохимии, описывающий физические и электрохимические процессы, происходящие при осаждении катионов металла на каком-либо виде катода.

Так же под гальванотехникой понимается набор технологических приёмов, режимных параметров и оборудования, применяемого при электрохимическом осаждении каких-либо металлов на заданной подложке.

Гальванотехнику открыл российский физик Борис Якоби, брат математика Карла Якоби. Первым изделием, полученным с помощью гальванотехники, стала монета. Якоби сначала использовал монету для получения матрицы-негатива, а с неё создал копию, находящейся в обороте, монеты. Осознав, что он открыл новый метод фальшивомонетничества, учёный уничтожил полученное изделие. Технология быстро распространилась в Российской империи. В частности, таким способом были созданы скульптуры на нефах Исаакиевского собора в Санкт-Петербурге (см. рисунок). Борис Семёнович получил за своё открытие Демидовскую премию и большую золотую медаль Парижской выставки.

Теория гальванотехники базируется на существующих представлениях о составе и свойствах электролитов, в частности, речь идёт о диссоциации соединений на заряженные катионы и анионы, о способности катионов двигаться под действием внешнего электрического поля и восстанавливаться до металла, принимая электроны. В то же время практика гальванотехники требует формирования в результате протекающих физико-химических процессов сплошного равномерного металлического слоя на поверхности подложки, а этот результат определяется прежде всего накопленным опытом использования различных электролитов, проводящих грунтов, сред и постобработок изделий и электролитов, подбора оптимальных составов и концентраций, значений плотностей тока и выравнивания этих плотностей по всей поверхности изделия.

Теоретический материальный баланс гальванического процесса может быть определён по закону Фарадея. Однако, фактический выход по току осаждаемого металла всегда оказывается меньше теоретически предсказанного. Отчасти это связано с тем, что в электролите всегда присутствуют посторонние катионы, которые или имеют иные отношения заряда к массе (например, примесь ионов серебра в растворе медного купороса), или не оседают на катоде, а выводятся из электролита при восстановлении (например, H+). Оказывает своё влияние конечность скоростей движения ионов в электролите (потери на нагрев электролита), диффузионные явления, перемешивание электролита за счёт вибрационных, конвективных и иных механических воздействий.

Гальванопластика — один из разделов гальванотехники. Формообразование из цветного металла при помощи осаждения его из раствора (расплава) под действием электрического тока на матрице. Применяется для получения металлических копий предметов методами электролиза. Этот термин может использоваться и в качестве названия металлических предметов, полученных методом гальванопластики. Толщина металлических осадков, наносимых при гальванопластике, составляет 0.25-2 мм.

Наибольшее распространение гальванопластика получила при изготовлении точных художественных копий небольших скульптур и ювелирных изделий; в технике - при производстве грампластинок, печатных валов, металлических изделий с микронными параметрами.

Несмотря на появление новых технологий, например: трехмерного сканирования и трехмерной печати, литья в эластичные формы и по выплавляемым моделям и т.п. гальванопластика продолжает оставаться наиболее востребованным методом получения точных металлических копий небольших художественных предметов и некоторых других типов изделий.

Гальваностегия — электролитическое осаждение тонкого слоя металла на поверхности какого-либо металлического предмета, детали.

В зависимости от требований, предъявляемых к эксплуатационным характеристикам деталей, различают покрытия:

защитные (для защиты покрываемого металла от коррозии);

защитно-декоративные (для защиты покрываемого металла от коррозии и придания его поверхности декоративного вида);

декоративные (для придания поверхности покрываемого металла декоративного вида);

специальные (для придания поверхности покрываемого металла определённых свойств, например: диэлектрических, электропроводных, износостойких, противозадирных, под пайку, для повышения адгезии при гуммировании стальных изделий и т. д.);

Одни и те же покрытия в зависимости от области их применения могут относиться к защитным, защитно-декоративным или специальным.

Получаемые покрытия — осадки — должны быть плотными, а по структуре — мелкозернистыми. Чтобы достигнуть мелкозернистого строения осадков, необходимо выбрать соответствующие состав электролита, температурный режим и плотность тока. Выбор способа покрытия зависит от назначения и условий работы изделия.

1.7 Виды металлических покрытий.

Гальваническое покрытие металлических изделий проводится не только в промышленных масштабах. Домашние условия тоже позволяют заняться этим видом деятельности.  Гальванический способ покрытия реализуется нанесением различных металлов на изделие, каждый из них имеет свои особенности и цели в дальнейшей эксплуатации детали или предмета:

Серебрение – увеличивает эстетическую ценность, защищает от коррозии, улучшает отражающие, токопроводящие характеристики. Вид нанесения востребован при производстве статических реле, контакторов, электромагнитных реле, электромагнитных пускателей, микросхем и другой электронной продукции.

Никелирование – наиболее востребованное гальваническое покрытие стали, медных и алюминиевых изделий. Никелевый слой надежно защищает изделия или детали машин от ржавчины, образующейся под воздействием внешней среды, а также от видов коррозии, возникающих вследствие загрязнения агрессивными средами рабочей среды – щелочами, кислотами, солями. Никелированные изделия демонстрируют высокую устойчивость к сильным механическим повреждениям, истиранию.

Хромирование – увеличивает износостойкость, твердость анодированных поверхностей, позволяет улучшить внешний вид, восстановить поврежденные детали до первоначальных параметров. В зависимости от изменений технологического режима получают гальваническое покрытие с различными параметрами и свойствами – серое матовое (увеличение твердости, но низкая износоустойчивость), блестящее (высокие показатели износостойкости, твердости), молочное пластичное (эстетичность, высокая степень антикоррозионной защиты, низкая твердость).

Цинкование – антикоррозионная обработка цельных стальных листов, частей автомобилей, строительно-отделочных материалов.

Гальваническое золотое покрытие – используется в ювелирном деле, электронной промышленности и других сферах. Слой золота придает деталям высокие отражающие свойства, эстетичность, защиту от коррозии, повышает токопроводящие качества.

Омеднение – часто используется для покрытия металла в целях защиты от коррозии, медь повышает токопроводящие качества, металл с таким покрытием часто используются для производства электропроводников, эксплуатируемых на открытом воздухе.

Латунирование – используется для защиты от коррозионного повреждения сталей, алюминия и сплавов. Слой латуни обеспечивает необходимую адгезию металлических деталей с резиной.

Родирование – специальное покрытие, наносимое для придания деталям высокой устойчивости в химических агрессивных средах, получения дополнительной механической износоустойчивости. Также покрытие родием придает изделиям декоративность, бережет серебряные предметы от окисления, тусклости.

Как видно существует множество металлических покрытий, основная сложность их нанесения на покрываемый предмет является создание нужного электролита с нужными ионами металлов.

Глава 2. Практическая часть.

Исследование процесса гальванического осаждения металла целесообразно проводить на медных и стальных заготовленных пластинах, так как именно на них легче всего и доступнее всего осаждается металл.

Для опытов потребуется выбрать , какие электролиты будут принимать в них участие. Самыми простыми и более наглядными для процесса осаждения оказались электролиты с ионами меди, красящие заготовку в ярко-рыжий цвет, и с ионами никеля, окрашивающие заготовку в матовый серый цвет.

В результате наших опытов мы должны получить несколько заготовок покрытых медью и никелем, а также попробовать используя знания гальваностегии покрыть медью диэлектрик и скопировать монету.

2.1 Меднение и никелирование стальной пластинки.

Цель работы:

Покрыть тонким слоем меди стальную заготовку при помощи электрического тока, создать при помощи никелирования и парафина рисунок на заготовке.

Материалы:

Стальные пластинки (3*6см)

Оборудование:

Источник тока, выпрямитель, позволяющий преобразовать переменный электрический ток в постоянный и задать ему нужные нам характеристики электрического тока: напряжение до 6В, силу тока до 2А, миллиамперметр 2А, соединительные провода, емкость 1л для электролита, два угольных стержня, мерные пробирки и дополнительные стаканчики, весы с точностью до сотых грамма.

Инструменты:

Ножницы по металлу, наждачная бумага, линейка, пинцет

Реактивы:

Дистиллированная вода, сульфат меди II ( ),концентрированная серная кислота ( ), раствор серной кислоты), ацетон, сульфат никеля II () , борная кислота ( ) ,хлорид натрия (NaCl), фторид натрия (NaF), 40% раствор формалина, хлорид кадмия () ,40% раствор хромовой кислоты (Cr).

Ход работы:

Соберем электрическую цепь постоянного тока по схеме.

1-Емкость с электролитом

2-Анод (положительный заряд)

3-Катод (отрицательный заряд)

4-Раствор электролита

Механическая обработка заготовки

Вырежем из листа стали заготовку 3*6см

Толщина заготовки 0,03см

Сделаем небольшое отверстие в верхней части.

С помощью наждачной бумаги отполируем поверхность пластинки и уберем ненужные неровности и грязь.

Химическая обработка заготовки.

После полирования необходимо избавиться от лишних примесей на поверхности заготовки, это можно осуществить при помощи травления металла в 20% растворе серной кислоты в течение 10 минут.

Обезжирим заготовку, погрузив ее в ацетон на 10 минут

Приготовим кислый электролит для меднения, в состав которого входит:

Сульфат меди II – 250гр.

Серная кислота – 7,5гр.

Вода дистиллированная – 1000мл.

Приготовление:

- нальем в колбу один литр дистиллированной воды;

- немного нагреем ее, чтобы повысить скорость растворения в ней компонентов,

- взвесим на весах 250гр. кристаллического сульфата меди ii;

- засыпаем его в колбу и тщательно перемешиваем до полного растворения при помощи магнитной мешалки,

- с помощью мерной пробирки отмерим 7,5 гр. серной кислоты,

- после остывания раствора медленно вливаем раствор в колбу, интенсивно перемешиваем.

Вещества, входящие в состав электролита, в реакцию друг с другом не вступают. Мы получили светло-синий электролит для меднения.

Приготовим кислый электролит для никелирования, в состав которого входит:

Сульфат никеля II – 50 гр.

Борная кислота – 10 гр.

Хлорид натрия – 1,6 гр.

Фторид натрия – 1,6 гр.

40% раствор формалина – 0,6 гр.

Хлорид кадмия – 0,6 гр.

Вода дистиллированная – 200 мл.

Приготовление:

- 200 мл. дистиллированной воды нальем в колбу, немного нагреем, чтобы ускорить процесс растворения солей в воде;
- добавим в воду поочередно отмеренные на весах все составляющие электролита;

- тщательно размешаем до полного растворения

Основным компонентом является сульфат никеля. Борная кислота повышает смачиваемость электрода. Хлорид и фторид натрия повышают рассеивающую способность электролит. Формалин и хлорид кадмия обеспечивают гладкое осаждения металла. Полученные раствор для никелирования зеленого цвета.

Взвесим заготовку: m=5г.

Вычислим площадь пластины: S=36

Погрузим заготовку в электролит и будем проводит электролиз в течении 20 минут:

Оптимальные условия протекания электролиза:

Катодная плотность тока i = 0,02A/

Температура е=20 - 30

Кислотность pH=1

Сила тока I=0,72A

Напряжение U=0,8 B

Химический процесс:

В процессе электролиза ионы меди восстанавливаются на поверхности катода. В состав электролита практически не меняется, новые продукты реакции не образуются.

Вынимаем заготовку из электролита, протираем ее.

Взвешиваем заготовку m= 5,3г

Погрузим заготовку в электролит с никелем и будем проводить электролиз в течении одного часа.

Оптимальные условия протекания электролиза:

Катодная плотность тока i = 0,02A/

Температура е=20 - 30

Кислотность pH=6,5

Сила тока I=0,72A

Напряжение U=1 B

Химические процессы:

Процесс электролиза проводим в вытяжном шкафу из-за выделения газа. Электролит постепенно светлеет, так кА из сульфата никеля образуется серная кислота.

Вынимаем заготовку из электролита

Взвешиваем m=5,57

2.2 Исследование

Вычислить практическую массу образовавшейся меди

5,27г - 5г = 0,27г

Вычислим практическую массу образовавшегося никеля

5,51г – 5,27 = 0,24г

Вычислим электрохимический эквивалент меди

Где - электрохимический эквивалент;

- молярная масса осажденного вещества,

- валентность иона, участвующего в электролизе

F- постоянная Фаредея

k(Cu) = = 3,294 * г/Кл

Вычислим электрохимический эквивалент никеля

Где - электрохимический эквивалент;

- молярная масса осажденного вещества,

- валентность иона, участвующего в электролизе

F- постоянная Фаредея

k(Ni) = = 3,04 * г/Кл

Вычислим теоретический выход продукта по закону Фарадея для

меди

m = k* I * t

m = 3,294 * *0,72* 20 * 60 = 0,28г.

Вычислим теоретический выход продукта по закону Фарадея для никеля

m = k* I * t

m = 3,04 * *0,72 * 20 * 60 = 0, 26г.

Сравним практическую и теоретическую массу продукта, вычислим выход по току медного электролита.

*100% = 96,4%

Сравним практическую и теоретическую массу продукта, вычислим выход по току никеливого электролита.

*100% = 92,3%

2.3 Заключение по опыту

В целом можно сделать вывод, что медное покрытие ложиться ровно, так как медь обладает высоким электрохимическим потенциалом. Из-за высокой рассеивающей способности электролита выход продукта практически сто процентный.

Также правильно подобранные, блескообразующие, смачивающие электропроводящие добавки сильно влияют на качество покрытия.

В итоге мы получили ровный гладкий слой никеля на заготовке.

Заключение

В ходе своей работы мы:

Получили методом гальванотехники заготовку, покрытую медью и никелем.

Научились осаждать медь и никель при помощи электрического тока

Узнали, что на качество покрытия влияют чистота поверхности, кислотность и температура электролита, плотность тока и предварительная обработка изделия.

Однако цели моей работы были достигнуты не все. Покрыть диэлектрик пока не получилось.

В процессе опыта, я понял, что покрытие из никеля намного лучше, так как в электролите для никелирования находились специальные блескообразующие и рассеивающие вещества.

Перспективы научной работы:

Создать больше электролитов на основе других металлов.

Покрыть металлом диэлектрик при помощи токопроводящего клея

Попробовать скопировать монету при помощи гальванопластики

Список литературы:

Сайты:

https://kospas.ru/istoriya-metalloobrabotki-part1

https://wikimetall.ru/metalloobrabotka/galvanika-metalla.html

https://tokar.guru/metally/vidy-antikorroziynyh-pokrytiy-dlya-izdeliy-iz-metalla.html

https://www.syl.ru/article/381082/galvanicheskoe-pokryitie-metalla-vidyi-metodyi-opisanie-protsessa

https://www.chem21.info/info/1475375/

http://ptsj.ru/articles/37/37.pdf

https://ru.wikipedia.org/wiki

http://mirznanii.com/a/326147/primenenie-elektroliza

https://samelectrik.ru/zakony-faradeya-v-ximii-i-fizike.html

https://studfiles.net/preview/2593046/page:8/

http://khimie.ru/istoriya-himii/vozniknovenie-i-razvitie-ucheniya-ob-elektrolize-i-elektroprovodnosti-rastvorov

Книги:

Глинка Н.Л. «Общая химия», Ь.: Химия 1985г. – 702с.

Ольгин «Опыты без взрывов» , М.: Химия, 1986г. -192с.

Просмотров работы: 2930