Цель работы:ознакомление с методами защиты металлов от коррозии при помощи металлических защитных покрытий.
Содержание лабораторной работы:
Опыт 1. Никелирование медного электрода.
Медный электрод очистить наждачной бумагой. Очищенный электрод опустить на 1-2 минуты в стаканчик с 15-20%раствором щелочи, после чего промыть ее водой из промывалки, держа за конец, к которому прикреплен провод. Не касаться руками электрода, так как жир, оставшийся на поверхности даже в ничтожных количествах, не дает металлу прочно пристать к предмету. Обезжиренный электрод опустить на 1-2 минуты в 4N раствор серной кислоты с целью освободить поверхность металла от оксидов. Снова обмыть электрод водой из промывалки и положить на кусочек фильтровальной бумаги. В U-образную трубку налить заготовленный заранее электролит для никелирования и опустить в него медный и никелевый электрод. Соединить последние так, чтобы медный электрод был катодом, а никелевый – анодом. Через несколько минут наблюдать покрытие той части медного электрода, который был погружен в раствор электролита.
Написать уравнения катодного и анодного процессов.
РЕШЕНИЕ:
(+) A: Ni — 2e = Ni2+
(-) K: Ni2+ +2e = Ni
Вывод:
Ni2SO4
Опыт 2. Определение толщины слоя покрытия капельным методом.
Для определения толщины цинкового покрытия применяют раствор, содержащий 200г KI и 100г I2 в одном литре воды. Одна капля раствора в течении одной минуты растворяет при 100С цинк толщиной 0,78 мкм, при 150С – 1,245мкм. Из капельницы наносят на образец одну каплю раствора и по секундомеру отмечают время. По истечении одной минуты каплю снимают, промокая ее фильтровальной бумагой, и на тоже место наносят вторую каплю раствора. И так до тех пор, пока не обнаружится участок основного металла, равный по величине половине поверхности, занимаемой каплей.
По общему числу капель определяют толщину слоя.
Вывод:
Толщина покрытия – 6 * 1,245 = 7,47 мкм
Опыт 3. Значение различных металлических покрытий в защите стали от коррозии.
В две пробирки налить по 3-5 мл.воды и в каждую добавить по 5капель концентрированного раствора красной кровяной соли K3[Fe(CN)6] и по 5 капель 2Н раствора H2SO4. В одну из пробирок поместить пластинку оцинкованного железа, в другую – такую же пластинку белой жести. Перед погружением пластинок в раствор при необходимости сделать на их поверхности несколько глубоких царапин.
Написать уравнения катодных и анодных процессов, объяснить изменение окраски металла на царапинах и поведении защитных покрытий в случае нарушения их сплошности.
РЕШЕНИЕ:
Красная кровяная соль – индикатор на ионы двухвалентного железа
а) Анодное покрытие (безопасное)
H++O2
Zn (ϕ = -0,76 эВ)
A: Zn – 2e = Zn2+
Fe (ϕ = -0,44 эВ)
К: 4H+ + O2 + 4e = 2H2O
б) Катодное покрытие (опасное)
H++O2
K3+Fe2+=Fe3[Fe(CN)6]2+3К+
Sn (ϕ = -0,14 эВ)
A: Fe – 2e = Fe2+
Fe (ϕ = -0,44 эВ)
K: 4H+ + O2 + 4e = 2H2O
Вывод:
Олово (Sn, катодное покрытие) хорошо в тех случаях, когда сплошность не нарушается, в основном же применяется анодное, как более надёжное и устойчивое к потере сплошности.
Индивидуальные задания для выполнения лабораторной работы
Вариант 2. Какой толщины, (мкм) серебреное покрытие может быть получено электролизом раствора соли серебра с серебреным анодом при плотности катодного тока 0,268 А/см2 за время 2 часа. Выход по току = 100% Плотность серебра =10,5 г/см3 1мкм=10-4 см.
Решение:
Серебро имеет плотность 10,49 г/см3 и температуру плавления 960,5°С. Теплопроводность серебра в пределах от 0 до 100 °С равна 1,0 кал/(с?см?°С), удельная электрическая проводимость является наивысшей среди рассматриваемых металлов. Твердость самородного серебра равна 26 кгс/мм2, но микротвердость гальванически осажденных серебряных покрытий возрастает до 80—100 кгс/мм2, а при наличии специальных добавок, вводимых в электролиты серебрения, микротвердость возрастает еще в 1,5— 2 раза.