Лабораторная работа. Никелирования металлов электролитическим способом

1-Лабораторная работа. НИКЕЛИРОВАНИЯ МЕТАЛЛОВ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКИМ СПОСОБОМ.


Обоснование работы. Покрытия из никеля служат для защиты от коррозии, для декоративных целей. Качество покрытия особо высокое, если никель освящается на медные или латунные детали.
Описание установки. Установка состоит из электролизера для никелирования, медного кулонометра, источника постоянного тока, регулируемого сопротивления, амперметра и вольтметров.



Рис. I. Установка для процесса получения гальванопокрытий.

Рис. 2. Миниатюрная гальваническая установка
1 - электролизер
2 - медный кулонометр
V- вольтметры школьные /от I до 10-15 В/
А - амперметр школьный / 1-1,5 А /

Одновременное применение амперметра и кулонометра объясняется следующим; по амперметру ведется грубое регулирование тока, а по кулонометру определяется точное количество электричества, протекшее через цепь за время опыта.

Электролизер представляет собой батарейный стакан на 250см3, крышка которого имеет зажимные устройства для крепления трех электродов. Один из электродов устанавливается посередине крышки /катод/, а крайние /никелевые пластины/ служат анодами. медный кулонометр - батарейный стакан на 250 см3 с серно-кислым электролитом меднения и двумя медными анодами. Между анодами к крышке крепится катод-образец для меднения.



Рис.3.

Рис.4. схема электролизёра
План выполнения работы.
1. Приготовить 200 мл электролита для никелирования NiSO₄·7 H₂O 200 г/л, NaSO₄ ·10 H₂O 30 г/л; NaCl 10 г/л, Н₃BO₃ 30 г/л /. В целях получения раствора с определенным значением рН в пределах 5,0 - 5,5 в электролит вводят борную кислоту. Для повышения электропроводности к раствору прибавляют сульфат натрия, а для повышения растворимости анодов добавляют в небольших количествах хлорид натрия.
2. Определить рН приготовленного электролита с помощью рНметра /устройство и правила работы на рН-метре излагаются в инструкции, прилагаемой к прибору/.
3. Вычислить силу тока, при которой плотность тока отвечала бы заданной в работе /200 А/м². Для этого измерить площадь катода и использовать формулу /
J=ik·S /,
где:
ik - катодная плотность тока,
S - площадь катода.
4. Катоды электролизера и кулонометра /медные образцы/ зачистить тонкой наждачной бумагой, протравить в 2%-ном растворе серной кислоты, обезжирить спиртом или ацетоном, а затемo промыть дистиллированной водой и просушить фильтровальной бумагой.
5. Определить массу катодов электролизера и кулонометра.
6. Собрать установку. Для этого установить два батарейных стакана. Налить в один из них до 2/3 объема приготовленный электролит для никелирования, а в другой /кулонометр/ - раствор состава / г/л /: СuSO₄·5 H₂O - 250; Н₂SO₄ - 50. Закрепить электроды в крышках стаканов и проверить правильность сборки схемы.
7. Погрузить электроды в электролиты, включить ток и, одновременно, секундомер. Установить необходимую величину тока. В ходе опыта поддерживать постоянную установленную силу тока. Электролиз проводить при катодной плотности тока 200 А/м2 в течение 20-25 мин.
8. По окончании электролиза катоды тщательно промыть проточной водой, просушить фильтровальной бумагой и взвесить. Во время электролиза записать показания вольтметров на электролизерах.
На основании полученных данных рассчитать выход по току никеля /выход меди по току принимайте равным 100%/. Определить среднюю толщину никелевого покрытия в микронах /мкм/ по формуле

где m - изменение массы катода в результате никелирования /г/;
Ni - плотность никеля /г/см³/;
S - площадь поверхности никелевого покрытия /см²/.

Результаты измерений и расчетов оформить в виде таблицы:

Продолжительность электролиза

Ток, А

Количество электричества

Масса образца для меднения, г

Масса образца для никелирования, г

Выход никеля п Напряжение на электролизере, В о току, %

Напряжение на электролизере, В

Толщина никелевого покрытия, мкм

Изменение массы

Изменение массы

До опыта

После опыта

До опыта

После опыта

Никелирование

Меднение