CATEGORII DOCUMENTE |
Astronomie | Biofizica | Biologie | Botanica | Carti | Chimie | Copii |
Educatie civica | Fabule ghicitori | Fizica | Gramatica | Joc | Literatura romana | Logica |
Matematica | Poezii | Psihologie psihiatrie | Sociologie |
DEPUNEREA METALELOR SI ALIAJELOR PRIN METODE GALVANOTEHNICE
Depunerea cadmiului
Depunerea cromului
Depunerea nichelului
Depunerea cuprului
Depunerea zincului
Depunerea staniului
Depunerea aliajelor
Depunerea cadmiului
Proprietati generale
Cadmiul face parte din grupa a XII a a sistemului periodic al elementelor. Configuratia sa electronica prezinta orbitalul d complet ocupat :
1s22s2p63s2p6d104s2
Cadmiul are in ultimul strat 2 electroni si in penultimul 18 dar acestia din urma nu participa la reactiile chimice. In combinatiile sale are valenta 2+, avand asemanari atat cu elementele din grupa aIIa principala cat si cu metalele tranzitionale.
Ionii sai sunt incolori, diamagnetici si au tendinta de a forma combinatii complexe cu cifra de coordinatie 4.
Este un metal alb - argintiu cu structura cristalina hexagonala compacta.
Reactivitatea chimica este redusa, se oxideaza greu si are proprietati metalice reduse.
In aer uscat este stralucitor un timp dupa care se acopera cu un strat de oxid ce protejeaza in continuare metalul de factorii corozivi.
In contact cu aerul umed se acopera cu un strat protector de oxid si carbonat bazic de aceea tablele se acopera cu un strat de cadmiu pentru protectia impotriva coroziunii.
Prin incalzire in oxigen sau aer formeaza oxizi :
Cd + 1/2O2 CdO
Cu halogenii da halogenuri :
Cd + Cl2 CdCl2
Halogenurile de cadmiu formeaza complecsi cu halogenurile metalelor alcaline. Cu cianurile complexe formeaza autocomplecsi de aceea , la electroliza, cadmiul migreaza la anod.
Cu telur, sulf fosfor :
Cd + Te CdTe
Cd + S CdS
8Cd + P4 4 Cd2P
In apropierea punctului de topire reactioneaza cu vaporii de apa cu degajare de hidrogen.
Cu acizii tari formeaza saruri :
Cd + 2HCl CdCl2 + H2
Cd + H2SO4 CdSO4 + H2
Cd + 2HNO3 Cd (NO3)2 + H2
Are proprietati reducatoare si la temperatura ridicata da cu SO2 un amestec de sulfat si sulfura:
Cd + SO2 CdSO4 + CdS
Cadmiul si sarurile lui solubile sunt toxice pentru animale si om de aceea tablele cadmiate nu trebuie sa vina in contact cu produsele alimentare intrucat acizii organici formeaza cu cadmiul combinatii complexe foarte toxice.
Cadmiul se foloseste la protectia metalelor si aliajelor impotriva coroziunii, intra in compozitia unor aliaje .
Din punct de vedere al proprietatilor de acoperire:
- este anod in raport cu fierul in apa de mare ( cu cloruri );
in ceata salina acoperirile cu cadmiu sunt mai rezistente decat cele cu zinc ;
in mediu coroziv cu SO2 si CO2 proprietatile sale protectoare sunt mai scazute decat ale zincului.
Se realizeaza in electroliti acizi sau in electroliti alcalini cu cianuri.
a) Depunerea cadmiului in electroliti acizi
Cea mai folosita metoda este cea cu sulfati - in afara sulfatului de cadmiu , pentru marirea conductibilitatii solutiei se folosesc sulfatul de sodiu, de aluminiu, de amoniu, clorura de amoniu.
Aciditatea electrolitului influenteaza in mare masura calitatea acoperirilor.
Adaosurile de luciu sunt : amestecuri de dextrina si difenilamina, acid crezol sulfonic, naftol, tiouree, urotropina, produsul de condensare dintre sarea de sodiu a acidului sulfonaftalenic ti formaldehida.
Electrolitii fluoroborici au capacitate de patrundere mai mare si dau acoperiri microcristaline.
Defectele de depunere care pot aparea : depunere alba pe catod, dungi lucioase, acoperiri spongioase se pot corecta prin controlul riguros al parametrii procesului de galvanizare ( impuritati, pH, adaosuri de luciu , densitatea de curent, temperatura, concentratia electrolitului).
b) Depunerea cadmiului in electroliti alcalini cu cianuri
Electrolitii de cadmiere cu cianuri se prepara din cianura de cadmiu sau oxid de cadmiu si cianura alcalina :
Cd(CN)2 + 2NaCN Na2 Cd(CN)4
CdO + 4NaCN + H2O Na2 Cd(CN)4 + NaOH
Hidroxidul de sodiu regleaza conductibilitatea electrica a solutiei si permite densitati de curent mari.
Raportul dintre ionii cian si cei de metal trebuie sa se mentina la valori de 3,7 - 3,8.
Adaosurile pentru luciu sunt: saruri de cobalt, nichel, molibden, aldehide , dextrina, furfurol, glicerina, ulei de ricin sulfonat ( cel mai recomandat ).
Defectele care pot aparea la galvanizare : depuneri albe pe anozi, depuneri cenusii, depuneri cu basici, depuneri aspre, spongioase , galbene, mate , de grosimi diferite, casante, degajarea de gaze la catod se pot preveni prin reglarea parametrilor procesului de electroliza ( continutul de cianuri, densitatea de curent, degresare si decapare coraspunzatoare, temperatura electrolitului, continutul de metal, curatarea electrolitului, concentratia adaosurilor de luciu, pH ).
Dupa cadmiere piesele acoperite se pasiveaza prin cromatare.
Depunerea cromului
Proprietati generale
Cromul face parte din grupa aVI a a sistemului periodic, impreuna cu molibdenul si wolframul.
Configuratia electronica :
1s22s2p63s2p6d54s1
Prezinta stari de oxidare la valentele : 2+, 3+, 4+, 5+, 6+ dar stabilitatea cea mai mare o are la starea 6+.
Este un metal alb argintiu , cu rezistenta mecanica foarte mare, proprietati mecanice superioare, proprietati paramagnetice si punct de topire ridicat.
Prezinta reactivitate redusa, este stabil la aer si apa in conditii normale dar la cald este atacat de oxigen , halogeni, sulf :
18000C
2Cr + 3/2O2 Cr2O3
>18000C
2Cr + 3H2O Cr2O3 + H2
t
2Cr + 3Cl2 2 CrCl3
t
2Cr + 3S Cr2S3
Cu azotul, fosforul, carbonul, siliciul , borul da azoturi, fosfuri, carburi, siliciuri, boruri .
Hidracizii diluati ataca cromul cu formare de halogenuri, oxiacizii il pasiveaza.
Cromul nu este toxic dar sarurile sale sunt toxice pentru om si animale.
Cromul se foloseste pentru protectia metalelor si aliajelor impotriva coroziunii, pentru obtinerea de aliaje inoxidabile , dure.
Depunerile electrolitice de crom au mare stabilitate chimica si rezistenta la uzura dar la temperaturi ridicate sunt instabile ; datorita reflexiei mari a luminii se folosesc la finisarea decorativa a obiectelor metalice.
Cromarea
Parametrii procesului de depunere electrolitica a cromului sunt : electrolitul nu este o sare ci acidul cromic sau anhidrida cromica, catalizatori sunt sulfati, fluoruri, fluorosilicati alcalini sau alcalino-pamantosi in rapoarte bine determinate , cromul trivalent se formeaza sau se adauga, adaosurile organice si anorganice imbunatatesc parametrii de lucru ( mai ales luciul ), adaosuri de alte metale imbunatatesc calitatea depunerii ( cupru, nichel, cadmiu, zinc ), anozii sunt din plumb care se pasiveaza in timp si trebuie curatati.
cromarea lucioasa - se realizeaza pe suprafete acoperite cu cupru si nichel ;
se foloseste la acoperirea tacamurilor , in industria constructoare de mijloace de transport, in industria armaturilor instalatiilor sanitare, industria usoara;
cromarea dura - se efectueaza pentru marirea rezistentei pieselor si aparatelor la uzuri mecanice, restabilirea dimensiunilor pieselor uzate sau la corectarea pieselor incorect elaborate; stratul dur de crom prezinta rezistenta la coroziune, proprietati paramagnetice, coeficient de frecare mic, aspect estetic ;
cromarea poroasa - reprezinta aplicarea unui strat cu fisuri ce comunica intre ele ; in aceeasi baie se realizeaza reteaua de fisuri apoi cromarea propriu-zisa.
procedee speciale de cromare : scufundare in bai cu tetracromat de sodiu, cromarea in bai cu autoreglarea raportului dintre acidul cromic si catalizatori, cromarea fara fisuri, cromarea microfisurata, cromarea microporoasa, cromarea neagra, cromarea prin tamponare.
Defectele de depunere se previn sau se corecteaza prin reglarea parametrilor baii de galvanizare ( pH, temperatura, concentratia electrolitului, concentratia adoosurilor de luciu si a impuritatilor etc. ) si prin pregatirea adecvata a suprafetei ce trebuie acoperita.
3. Depunerea nichelului
Proprietati generale
Nichelul face parte din grupa aXa a sistemului periodic si are urmatoarea configuratie electronica :
1s22s2p63s2p6d84s2
Nichelul se aseamana cu fierul si cobaltul care se afla in grupele a VIIIa si aIXa secundara si mai putin cu metalele platinice(paladiu si platina) cu care se afla in aceeasi grupa.
Singura stare de oxidare importanta a nichelului este 2+, formand combinatii ionice, rareori covalente ; formeaza combinatii complexe cu numarul de coordinatie 4 sau 6.
Nichelul este un metal alb-argintiu, lucios, relativ moale, rezistent si ductil, feromagnetic mai slab decat fierul ; prin impurificare cu carbon, siliciu, fosfor, sulf devine casant si dur.
Reactioneaza cu hidrogenul formand hidruri interstitiale(cu 0,005% hidrogen)
Reactioneaza cu oxigenul la cald formand oxizi.
Reactioneaza cu halogenii formand halogenuri.
Reactioneaza cu sulful fin divizat la cald formand sulfuri.
Reactioneaza cu fosforul la cald formand fosfuri.
Reactioneaza cu acizii tari si la rece se pasiveaza.
Reactioneaza cu apa in stare de vapori formand oxizi.
Reactioneaza cu dioxidul de azot la cald .
Reactioneaza cu monoxidul de carbon formand tetracarbonilul de nichel..
Reactioneza cu amoniacul la cald formand azoturi.
Se gaseste inaintea hidrogenului in seria tensiunilor deci poate dezlocui din solutii metale mai putin active ( cuprul )
Se foloseste pentru fabricarea obiectelor rezistente la coroziune, pentru acoperirea galvanica a altor metale si aliaje, ca element de aliere pentru obtinerea otelurilor inoxidabile foarte rezistente fata de acizi.
In raport cu fierul nichelul are aproape in toate mediile un potential mai putin negativ de aceea protectia se realizeaza numai in cazul unui strat foarte continuu si dens.
Nichelarea
Acoperirile de nichel obtinute din saruri de nichel sunt foarte fine, isi pastreaza vreme indelungata luciul fiind rezistente la aer.
Nichelarea urmareste protejarea metalului de baza, contra coroziunii sau finisarea decorativa.
Electrolitii folositi la nichelare pot fi :
-pe baza de sulfat ;
-pe baza de cloruri ;
-pe baza de sulfati si cloruri (micsti) ;
-pe baza de sulfamat de nichel ;
-pe baza de fluoroborati ;
-electroliti pentru nichelarea neagra(cu tiocianati sau molibdat de amoniu) :
-electroliti penrtru nichelarea lucioasa.
Adaosurile de luciu sunt : zaharina, sulfonamida, cumarina, acizii naftalensulfonici, compusi oragnici cu sulf, derivatii tioureei.
Pentru evitarea pitting-ului, se folosesc substante tensioactive ca laurilsulfatul de sodiu.
Parametrii bailor de nichelare sunt :pH=2,5-4,5, temperatura de 50-650C, densitatea de curent, de 5-7A/dm2.
Principalele tipuri de nichelare sunt :
-nichelarea lucioasa ;
-nichelarea semi-lucioasa
-nichelarea in straturi duble ;
-nichelarea in trei straturi;
-nichelarea in straturi disperse, nichelarea in starturi groase, nichelarea dura.
Intretinerea bailor de nichelare se realizeaza prin: filtrarea electrolitului, tratarea cu carbuni activi, cu permanganat de potasiu, cu perhidrol, prin inlaturarea impuritatilor metalice, a radicalilor acizi si a impuritatilor organice.
Anozii folositi la nichelare sunt de nichel( laminati, turnati sau obtinuti electrolitic ), de nichel cu carbon si de nichel cu oxigen. Protectia anozilor se realizeaza prin despartirea spatiului catodic de cel anodic.
Defectele de nichelare pot fi : aderenta nesatisfacatiare, depuneri mate, depuneri intunecate, cu pete, cu dungi, acoperire slaba, depuneri friabile, depuneri aspre, basici. Acestea se pot remedia sau preveni prin reglarea parametrilor de galvanizare : pH-ul, temperatura, curatarea electrolitului, concentratia adaosurilor de luciu, curatarea corespunzatoare a suprafetelor care trebuie acoperite.
Nichelarea otelurilor aliate comporta urmatoarele faze :
-degresare in solventi organici sau solutii alcaline;
-degresare catodica si anodica;
-decapare cu acid clorhidric;
-prenichelare ;
-nichelare obisnuita.
4. Depunerea cuprului
Proprietati generale
Cuprul face parte din subgrupa a XI a impreuna cu argintul si aurul. Are urmatoarea configuratie electronica :
1s22s2p63s2p6d104s1
Prezinta valenta +1 avand un electron pe ultimul strat, dar prezinta si stari de oxidare superioare in care este destul de stabil. Desi orbitalul d este complet el nu este foarte stabil si poate participa la formarea unor combinatii.
Potentialul sau normal de electrod este pozitiv deci se gaseste in dreapta hidrogenului in seria potentialelor.
Formeaza usor combinatii complexe datorita tendintei de a forma covalente si de a deforma invelisul electronic al anionilor.
Este un metal de culoare rosie - aramie, are structura cubica cu fete centrate, densitate mare, volum atomic mic, putin dur, maleabil, are conductibilitate termica si electrica foarte mare.
Din punct de vedere chimic este stabil la temperaturi obisnuite.
In aer umed cuprul se acopera cu un stat de oxid cupros rosu - caramiziu protector :
1300C
2Cu + 1/2 O2 Cu2O
2000C
2Cu + O2 Cu2O + CuO
9000C
2Cu + O2 2CuO
Cu dioxidul de carbon si dioxidul de sulf formeaza saruri bazice
Cu ozonul formeaza oxizi la valente superioare.
Cu halogenii formeaza halogenuri :
3000C
Cu + Br2 Cu Br2
Sulful, seleniul si telurul ataca cuprul la cald:
Cu + S CuS
Cu fosforul incalzit formeaza fosfuri :
12Cu + P4 4Cu3P
Cu carbonul si siliciul da carburi, siliciuri.
Hidracizii ataca cuprul in prezenta agentilor oxidanti :
2Cu + O2 +4HCl 2CuCl2 + 2H2O
Reactioneaza cu acidul sulfuric si acidul azotic la cald :
2Cu + +4H2SO4 2CuSO4 + 2SO2 + 4H2O
Cu hidrogenul sulfurat in prezenta de oxidanti formeaza sulfuri :
Cu + 1/2O2 + H2S CuS + H2O
Acizii organici, aldehidele, cetonele, alcoolii, in prezenta oxigenului, dizolva cuprul. Cuprul la rosu reactioneaza cu amoniacul formand azoturi:
6Cu + 2NH3 Cu3N + 3H2
Cu dioxidul de azot formeaza oxizi :
2000C
2Cu + 2NO2 Cu2O + NO
Solutiile de cianuri dizolva cuprul in prezenta oxigenului.
Cuprul formeaza aliaje cu : zincul, staniul, aluminiul, nichelul, plumbul, manganul, beriliul, fierul magneziul, argintul, aurul. Aliajele cu zincul se numesc alame, iar cu staniul se numesc bronzuri.
Cuprarea
Din cauza potentialului sau normal de electrod pozitiv cuprul nu poate fi folosit pentru protectia fierului sau a otelurilor ; acoperirea cu cupru ar accelera coroziunea prin efectul pilelor locale daca acoperirea prezinta discontinuitati.
Comportamentul sau fata de aer face ca el sa nu poata fi folosit nici pentru acoperirile decorative.
Intrebuintarile acoperirilor cu cupru sunt urmatoarele : confectionarea circuitelor imprimate, producerea cliseelor si fotogravurilor, obtinerea matritelor pentru pick-up, ca strat intermediar pentru nichelarea si cromarea otelurilor.
Electrolitii de cuprare pot fi:
electroliti acizi pe baza de sulfati ;
electroliti acizi cu continut mic de metal ;
electroliti acizi pe baza de fluoroborati
electroliti acizi pe baza de acid fosforic ;
electroliti alcalini cianurici ;
electroliti pe baza de pirofosfati
electroliti cu aminoderivati organici.
Cuprarea oteluluise efectueaza in electroliti acizi pe baza de sulfati, la 25-300C, cu adaos de tioureesi substante tensioactive, prin pendularea barelor catodice.
Defectele de depunere se previn sau se corecteaza prin reglarea parametrilor baii de galvanizare ( pH, temperatura, concentratia electrolitului, concentratia adoosurilor de luciu si a impuritatilor etc. ) si prin pregatirea adecvata a suprafetei ce trebuie acoperita.
5.Depunerea zincului
Proprietati generale
Zincul face parte din grupa aXIIa impreuna cu mercurul si cadmiul.
Configuratia sa electronica este urmatoarea :
1s22s2p63s2p6d104s2
In ultimul strat prezinta 2 electroni de aceea valenta principala a zincului este 2+; eliminarea electronilor din orbitalul d necesita energii foarte mari .
Zincul este un metal alb argintiu, cu structura hexagonala compacta, formeaza combinatii complexe cu cifra de coordinatie 4.
Proprietatile sale si comportamentul din punct de vedere al capacitatii de protectie impotriva coroziunii sunt asemanatoare cu ale cadmiului: reactioneaza cu oxigenul la cald, cu halogenii, cu sulful, seleniul si telurul, cu vaporii de apa, cu acizii tari.
Cu dioxidul de sulf , in prezenta umiditatii, formeaza sarea acidului ditionos :
Zn + 2SO2 Zn2S2O4
In atmosfera marina nu este rezistent, are proprietati amfotere. potentialul de electrod ii permite sa fie folosit foarte eficient la acoperirea fierului
Zincarea
Reprezinta procedeul de acoperire a metalelor si aliajelor cu zinc si se poate realiza prin mai multe metode :
zincarea la cald, in metal topit ;
zincarea prin difuziune ;
zincareaprin pulverizare ;
zincarea prin contact, fara sursa exterioarade curent electric ;
zincarea electrolitica.
Zincul este , dupa nichel si crom , cel mai folosit metal in galvanotehnica.
Zincarea electrolitica se poate realiza in mai multe tipuri de electroliti, in functie de natura metalului care trebuie protejat si de natura mediului coroziv :
electroliti acizi pe baza de sulfati ;
electroliti acizi pe baza de cloruri ;
electroliti acizi pe baza de fluoroborati;
electroliti slab acizi ;
electroliti alcalini cu cianuri;
electroliti pe baza de zincati ;
electroliti pe baza de polifosfat ;
electroliti pe baza de trifosfati .
Defectele de depunere se previn sau se corecteaza prin reglarea parametrilor baii de galvanizare ( pH, temperatura, concentratia electrolitului, concentratia adoosurilor de luciu si a impuritatilor etc. ) si prin pregatirea adecvata a suprafetei ce trebuie acoperita.
6.Depunerea electrolitica a staniului
Proprietati generale
Staniul face parte din grupa a XIV a, impreuna cu carbonul , siliciul, germaniul si plumbul.
Are urmatoarea configuratie electronica:
1s22s2p63s2p6d104s2p6d105s2p2
Staniul formeaza cationi divalenti si tetravalenti, prezinta trei stari alotropice.
Este un metal alb argintiu, lucios , are duritate mica, rezistenta mecanica slaba, este maleabil si ductil.
Staniul este stabil fata de aer si apa la temperatura obisnuita.
La temperaturi ridicate staniul este instabil :
cu oxigenul formeaza oxidul stanic ;
cu halogenii formeaza clorura stanica;
cu sulful formeaza sulfura;
cu acizii slabi nu reactioneaza;
cu acidul clorhidric formeaza clorura stanoasa;
cu acidul azotic formeaza acidul b-stanic insolubil;
cu hidroxidul de sodiu formeaza combinatii complexe:
Sn + 2HO- + 4H2O Sn( OH)6 2- + 2H2
Staniul este folosit la obtinerea de aliaje de interes tehnic cu plumb, bismut, stibiu, arsen, cupru , magneziu , cobalt, nichel , argint etc. Staniul se foloseste le lipirea moale, cositorire, obtinerea foitelor pentru ambalaje, la protectia interioara a tablei pentru conserve.
Staniul nu este toxic, iar combinatiile sale au un grad mic de toxicitate, fara periculozitate.
Stanarea
Staniul este mult mai electropozitiv decat fierul si are efect de protectie asupra acestuia numai in cazul unor acoperiri foarte continue si lipsite de porozitati.
Staniul este folosit la obtinerea de aliaje de interes tehnic cu plumb, bismut, stibiu, arsen, cupru , magneziu , cobalt, nichel , argint etc. Staniul se foloseste la lipirea moale, cositorire, obtinerea foitelor pentru ambalaje, la protectia interioara a tablei pentru conserve, protejarea cablurilor contra actiunii sulfului,
Staniul nu este toxic, iar combinatiile sale au un grad mic de toxicitate, fara periculozitate.
Depunerea electrolitica a staniului se efectueaza cu doua tipuri de electroliti :
electroliti acizi pe baza de sulfati ;
electroliti alcalini pe baza de stanat de sodiu si potasiu.
Defectele de depunere se previn sau se corecteaza prin reglarea parametrilor baii de galvanizare ( pH, temperatura, concentratia electrolitului, concentratia adoosurilor de luciu si a impuritatilor etc. ) si prin pregatirea adecvata a suprafetei ce trebuie acoperita.
Depunerea galvanica a aliajelor
Scopul depunerii galvanice a aliajelor este de ;
protectie impotriva coroziunii ;
obtinerea de straturi decorative ;
obtinerea de acoperiri magnetice ;
realizarea unei bariere de difuzie.
Se cunosc 200 aliaje care pot fi depuse electrochimic ;straturile depuse au proprietati mai bune decat daca metalele se depun separat.
Pentru protectia contra coroziunii se folosesc urmatoarele aliaje :
-aliajul cupru-nichel- realizeaza protectia anticoroziva care rezista la umezeala ; se obtine in bai de electroliza cu pirofosfati ; pentru acoperirea otelului este necesara o precuprare in electroliti cianurici.
-aliajul plumb-staniu- realizeaza protectia anticoroziva a cuzinetilor de lagare; se odepune in bai cu fluoroborati, straturile sunt aderente lucioase uniforme.
-aliajul plumb-tantal- se depune din bai cu fluoroborati si acid percloric.
-aliajul staniu-nichel-se foloseste pe substrat de cupru pentru protectia otelului, se realizeaza in bai cu cloruri ;
-aliajul staniu-zinc- se foloseste pentru protectia otelurilor supuse la conditii grele de lucru ; se obtin din bai cianurice ;
-aliajul staniu-cadmiu- se foloseste pentru climatul marin ; se depune din bai cu sulfati, fluoroborati sau cianuri.
-aliajul zinc-cadmiu- se foloseste pentru protectia oteluilui in atmosfera industriala: aer umed, temperatura variabila, ceata salina; se obtine din bai cianurice si necesita pasivare prealabila;
-aliajul zinc-nichel- se depune din bai pe baza de sulfati ;
-aliajul zinc-fier- realizeza protectia anticoroziva pentru conditii grele si se depune in bai cu cloruri.
-aliajul nichel-fier- inlocuieste acoperirile de nichel, este intermediar la acoperirea aluminiului si se obtine din bai cu sulfati, fluoroborati, cianuri sau pirofosfati.
-aliajul cobalt-nichel-wolfram- se obtine in bai cu cloruri, pirofosfati, wolframati.
Depunerea chimica a straturilor de metal
Se realizeza prin mai multe procedee:
-prin imersie
-prin contact
-prin reducere
Politica de confidentialitate | Termeni si conditii de utilizare |
Vizualizari: 3688
Importanta:
Termeni si conditii de utilizare | Contact
© SCRIGROUP 2024 . All rights reserved