¿Qué conocimientos básicos se requieren para galvanizar?
La galvanoplastia es el uso de electrólisis para fabricar metal o el proceso de depositar aleaciones en la superficie de la pieza de trabajo para formar una capa de metal uniforme, densa y bien unida, por eso se llama galvanoplastia.
La comprensión simple es el cambio o combinación de la física y la química.
En términos sencillos: la combinación de electricidad y productos químicos (químicos).
Ejemplo: Una placa de hierro se recubre con una capa de cobre (se aplica electricidad al líquido de recubrimiento de cobre).
2. Qué condiciones se deben cumplir para el galvanoplastia:
Para operar una fábrica de galvanoplastia, el taller debe contar con: una fuente de alimentación CC externa y un electrolito (o solución de galvanoplastia) específico y un ánodo metálico específico. Es decir, además del edificio de la fábrica, el tratamiento de agua y aguas residuales, también debe haber un rectificador de CC. La solución de galvanoplastia se puede utilizar para muchos tipos de galvanoplastia (cobre, níquel, zinc, estaño, oro, plata), y la galvanoplastia requiere primero elegir una buena placa de ánodo. Por ejemplo: el niquelado requiere una placa de níquel, el cobre requiere una placa de cobre electrolítico y el cromado no utiliza una placa de cromo, sino una placa de aleación de plomo-estaño y plomo-antimonio (es decir, un ánodo insoluble).
Además, la galvanoplastia que forma un recubrimiento a través de una reacción química, como el revestimiento no electrolítico y la galvanización en caliente, no utiliza galvanoplastia. Generalmente se denomina niquelado no electrolítico y cobre no electrolítico.
3. Conocimientos básicos de electroquímica que necesitas saber para la galvanoplastia.
1. Conocimiento químico:
La naturaleza está compuesta de sustancias. A menudo vemos agua, tierra, sal, acero y otras sustancias. Toda la materia está en constante movimiento. El movimiento es la forma de existencia material: por ejemplo: el agua se evapora en vapor de agua, el frío se convierte en hielo, etc.
La causa fundamental de los cambios en el movimiento material radica en las contradicciones internas de la materia. El movimiento y los cambios de todas las sustancias en la naturaleza se denominan fenómenos naturales, y la ciencia que estudia las leyes cambiantes de la naturaleza se denomina colectivamente ciencia natural. Los cambios naturales se pueden dividir en dos categorías: cambios químicos y cambios físicos. La ciencia que estudia los cambios físicos se llama física y la ciencia que estudia los cambios químicos se llama química.
La química estudia la composición y propiedades de las sustancias, los cambios en las sustancias y los fenómenos que se producen cuando las sustancias cambian.
1 Conceptos básicos de la teoría atómico-molécula.
La teoría átomo-molécula es la base de la química. Sus puntos principales se resumen a continuación:
a. La materia está compuesta de moléculas, que son las unidades más pequeñas que mantienen la composición y propiedades químicas de la materia y su masa.
b.Las moléculas de la materia tienen fuerzas (atracción y repulsión) entre sí. Las fuerzas intermoleculares de las sustancias varían, siendo las mayores las de los sólidos y los líquidos, seguidas por las más pequeñas de los gases.
c.Hay espacios entre las moléculas del material, y el espacio entre las moléculas determina el volumen del material.
d. Las moléculas están formadas por átomos y los átomos no se descomponen al participar en reacciones químicas.
e. Un cierto tipo de átomo que muestra las mismas propiedades químicas se llama elemento químico. Hay más de 100 tipos de elementos que se han descubierto hasta ahora. Los átomos de diferentes elementos tienen diferentes pesos y volúmenes. y propiedades.
f. Las moléculas y átomos de la materia se encuentran en constante movimiento en el mundo exterior.
2 Símbolos de elementos y pesos atómicos de los elementos:
Para representar diferentes elementos, en el campo de la química se utilizan comúnmente letras latinas para representar varios elementos. Este es el símbolo del elemento. . A continuación se enumeran los símbolos de elementos y pesos atómicos de uso común. El peso atómico es muy pequeño. Por ejemplo, el peso atómico de un átomo de carbono es: 0,00000000000000000000001994 gramos. Estos números son muy incómodos de usar y escribir. Para facilitar el uso de unidades especiales para expresar el peso atómico, ahora se utilizan internacionalmente unidades de carbono para expresar el peso atómico. Una unidad de carbono equivale a una décima parte del peso de un átomo de carbono. El peso expresado en unidades de carbono se llama peso atómico. Por ejemplo, el peso atómico del hidrógeno es 1,008 y el peso atómico del oxígeno es 15,9994.
3 Reacción química:
Concepto: El proceso de convertir una sustancia en una nueva sustancia se llama reacción química.
Ejemplo: La quema de carbono para convertirlo en dióxido de carbono es una reacción química.
En una reacción química las sustancias cambian de una sustancia a otra, pero las sustancias no desaparecen ni aumentan. Debe cumplir con las siguientes leyes de inmortalidad de la materia y la ley de invariancia de proporciones.
A． La ley de la inmortalidad de la materia:
El peso total de las sustancias que participan en la reacción es igual al peso total de las sustancias producidas por la reacción.
B． Ley de Identidad de Proporciones:
En las reacciones químicas, las sustancias que participan en la reacción tienen una determinada proporción. Las sustancias producidas por la reacción también tienen una determinada proporción de composición.
Por ejemplo, 2 gramos de hidrógeno + 16 gramos de oxígeno producen 18 gramos de agua.
Fórmula molecular: Una fórmula que utiliza símbolos de elementos para expresar la composición de una sustancia se llama fórmula molecular. Al escribir una fórmula molecular, escriba primero el símbolo del elemento y luego escriba el número atómico en un número más pequeño en la esquina inferior derecha del símbolo.
Por ejemplo, una molécula de agua está formada por dos átomos de hidrógeno y un átomo de oxígeno y se puede escribir como H2O.
Conociendo la fórmula molecular de una sustancia, conocemos la composición de la misma y podemos calcular el peso molecular.
Por ejemplo, la fórmula molecular del ácido sulfúrico es H2SO4, que está compuesto por dos átomos de hidrógeno y un átomo de oxígeno. Su peso molecular es: 2 átomos de hidrógeno + 1 átomo de azufre + 4 átomos de oxígeno = peso molecular
El proceso de reacción química balanceada expresado mediante fórmula molecular y símbolos se llama ecuación química:
Por ejemplo, el nitrato de plata reacciona con el óxido de sodio para formar óxido de plata y nitrato de sodio.
Se puede escribir como AGNO3+NACl=AGCl+NANO3
Conociendo la ecuación de la reacción química, podemos saber cuántos productos de reacción producen las sustancias que participan en la reacción.
Por ejemplo, en el ejemplo de reacción anterior, una molécula de nitrato de plata reacciona con una molécula de cloruro de sodio para producir una molécula de cloruro de plata y una molécula de nitrato de sodio.
Consultamos la tabla y aprendimos que los pesos moleculares de estas sustancias son:
Nitrato de plata AGNO3=170
Cloruro de sodio AGCL=58
Nitrato de sodio NaNO3=85
Cloruro de plata Agcl=143
Se puede observar que:
170 gramos AgNO3 (nitrato de plata) + 58 gramos (cloro cloruro de sodio) para generar 143 gramos de AgCl (cloruro de plata) + 85 gramos de NaNO3 (nitrato de sodio):
Supongamos que necesitamos preparar 40 gramos de AgCl (cloruro de plata), entonces, ¿cómo ¿Cuánto AgNO3 (nitrato de plata) y NaCl (cloruro de sodio)?
(Nitrato de plata): (Cloruro de plata) = 170:143
AgNO3 AgCl
(Nitrato de plata) = 170X40 = 47,5 gramos
AgNO3 143
(Cloruro de sodio): (Cloruro de plata) = 58:143
NaCl AgCl
(Cloruro de sodio) = (cloruro de plata) = 16,2 gramos
NaCl AgCl
Entonces se necesitan 47,5 gramos de AgNO3 (nitrato de plata) y 16,2 gramos de NaCl (cloruro de sodio).
4. Clasificación de las sustancias: Todas las sustancias se pueden dividir en elementos y compuestos según sus formas de existencia.
Los elementos se pueden dividir en metales y no metales, y los compuestos se pueden dividir en dos categorías: compuestos inorgánicos y compuestos orgánicos. Estas sustancias están estrechamente relacionadas con el tratamiento de superficies. Por ejemplo: la mayoría de los metales utilizados para la galvanoplastia son sustancias simples, y la mayoría de los medicamentos utilizados para la galvanoplastia son compuestos como ácidos, álcalis y sales.
Últimamente, los compuestos orgánicos se utilizan cada vez más en la galvanoplastia. Se utilizan ampliamente como tampones de decapado, abrillantadores, etc.
1. Qué es un monómero: - Una sustancia compuesta por átomos de un mismo elemento se llama monómero. Los elementos se dividen en metales y no metales.
A． Metales: Mayormente sólidos a temperatura ambiente (excepto mercurio). Tiene brillo metálico, es buen conductor de la electricidad y del calor y tiene cierta ductilidad. Por ejemplo: oro, plata, cobre, hierro, estaño...
B. No metales: Hay tres formas gaseosas, líquidas y sólidas a temperatura ambiente. Tienen mala conductividad eléctrica y térmica. un peso específico grande, sólido y quebradizo. Tales como: carbono, azufre, nitrógeno, silicio...
2. Compuestos:
A. Se denominan compuestos orgánicos a todos los hidrocarburos y sus derivados. Tales como: gasolina, alcohol, butinodiol, dicarboxilato de naftaleno, agua de plátano...
2. Compuestos inorgánicos:
Los óxidos se pueden dividir en: Óxidos ácidos, óxidos anfóteros básicos.
Óxidos ácidos, principalmente óxidos no metálicos. Reacciona con una base para producir sal y agua. Se disuelve en agua para formar ácido.
Por ejemplo: dióxido de azufre, dióxido de carbono...
Óxidos alcalinos: principalmente óxidos metálicos que reaccionan con ácidos para formar sales y agua. Se disuelve en agua para formar una base. Por ejemplo, Na2O, K2O, MgO, CaO...
Ácido: Los compuestos que pueden ionizar H en solución acuosa se suelen llamar ácidos. Los ácidos se pueden dividir en ácidos orgánicos y ácidos inorgánicos, y los ácidos inorgánicos se pueden dividir en ácidos que contienen oxígeno y ácidos anaeróbicos (ácido clorhídrico).
Ácidos oxigenados: ácido sulfúrico, ácido nítrico, ácido fosfórico, ácido crómico, etc.
Los ácidos hidrogenados incluyen: ácido fluorhídrico, ácido cianhídrico, etc.
Características del ácido: Tiene olor agrio, puede enrojecer el papel tornasol azul y es fácilmente soluble en agua.
Corrosivo; el ácido y el álcali reaccionan para producir sal y agua. El ácido reacciona con el metal para liberar hidrógeno.
Por ejemplo, el ácido sulfúrico reacciona con el hidróxido de sodio para formar sal y agua.
H2SO4+2NaOH=Na2SO4+2H2O
El ácido sulfúrico reacciona con el zinc para liberar hidrógeno
H2SO4+ZnSO4+H2 ↑
Álcali : en Los compuestos que pueden ionizarse a OH en solución acuosa generalmente se denominan bases. Se puede dividir en bases fuertes, como: NaOH, KOH
: NaOH, KOH
Base débil: NH4OH
Propiedades del álcali: El álcali puede enrojecer tornasol Se vuelve azul y es corrosivo.
IV.Solución y concentración:
1. Solución: Solución formada al disolver un soluto en un disolvente. Por ejemplo: la sal de mesa (NaCl) disuelta en agua se llama "agua salada".
Los disolventes incluyen agua y varios disolventes orgánicos. Las sustancias disueltas en diferentes disolventes son diferentes y algunas son solubles en agua pero no en disolventes orgánicos. Algunos son solubles en disolventes orgánicos pero no en agua. Por ejemplo, la vaselina es soluble en gasolina pero no en agua, y el sulfato de cobre es soluble en agua pero no en alcohol. Bajo ciertas condiciones, la concentración de un soluto disuelto en un solvente hasta alcanzar el solvente se llama punto de saturación, también conocido como solubilidad.
2. La concentración de la solución:
La cantidad de soluto contenida en un determinado disolvente es la concentración de la solución. Hay muchas formas de expresar la concentración de una solución. Los siguientes son varios métodos comúnmente utilizados:
①g/l - g/l - Este es un método comúnmente utilizado en soluciones de galvanoplastia, que indica la cantidad de gramos de soluto contenidos en cada litro de solución.
② Porcentaje de solución (%): indica el porcentaje de soluto en la solución. Hay porcentajes de peso y porcentajes de volumen.
③Gravedad específica: generalmente se refiere a la "gravedad específica del agua", siendo la gravedad específica del agua 1. Otra "escala razonable" de gravedad específica se llama punto de concentración que lee la gravedad específica, comúnmente utilizada como "hidrómetro".
④Valor de PH: El valor de pH es un índice que expresa la concentración de iones de hidrógeno con un valor absoluto de 10, también llamado índice de iones de hidrógeno. Es decir: cuando la concentración de iones hidrógeno en la solución es negativa varias veces el cuadrado de 10, ¿cuál es el valor del pH? Cuando el valor del pH es igual a 7, la concentración de iones de hidrógeno en la solución es 7 y la solución es neutra. Por eso generalmente decimos que cuando el valor del pH cambia de 7 a 0, la solución es ácida; cuando el valor del pH cambia de 7 a 14, la solución es alcalina.
El valor de pH es un parámetro importante de la solución de galvanoplastia y tiene un gran impacto en el proceso de galvanoplastia. Por lo tanto, es necesario verificar el valor de pH de la solución. mida el valor de pH:
(1) Método del papel de prueba: determine el valor de pH de la solución en función del cambio de color del papel de prueba y la escala de colores del valor de pH conocido. La ventaja es que es conveniente y simple, pero la desventaja es que el error es grande.
(2) Medidor de valor de pH: Según la diferencia de potencial entre los diferentes potenciales generados en el electrodo de hidrógeno en función de la concentración de iones de hidrógeno y el electrodo estándar, lea en el potenciómetro. La ventaja es la alta precisión, pero la desventaja es que la prueba es más complicada.
3. Electrólisis:
Cuando se aplica un voltaje externo al electrolito, pasará una corriente. El proceso de generar corriente bajo la acción del valor electrolítico se llama electrólisis.
Durante la electrólisis, los cationes del electrolito corren hacia el cátodo y reciben electrones en el ánodo para ser reducidos. Los aniones corren hacia el ánodo, pierden electrones y se oxidan. Por ejemplo: conecte dos electrodos en una solución de sulfato de cobre y aplique corriente continua (consulte la Figura 1--3. En este momento, encontrará que el cobre y el hidrógeno precipitan en la placa donde el cátodo está conectado a la fuente de alimentación). y luego se precipita el oxígeno.
Si es un ánodo de cobre con disolución simultánea de cobre y precipitación de oxígeno: la reacción es la siguiente:
Cátodo: Cu2++2e-->Cu
2H1++2e -->H2
¿Ánodo? 4OH-4e-->2H2O+O2
2SO42-+2H2O-4e-->2H2SO4+O2
El cobre disuelto del ánodo complementa los iones de cobre en la "tuberculosis" electrolito, si las piezas con superficies limpias se cuelgan del cátodo, el proceso de deposición de cobre en las piezas se denomina galvanoplastia.
6. Equivalencia electroquímica
1. Leyes de la electrólisis:
Durante la electrólisis, desde un punto de vista cuantitativo, se observan las siguientes leyes de la electrólisis:
La primera ley: El peso de la sustancia precipitada durante la electrólisis es directamente proporcional a la intensidad de la corriente y al tiempo de paso. Es decir, es directamente proporcional a la cantidad de electricidad que lo atraviesa.
Segunda Ley: Cuando la misma cantidad de electricidad pasa por diferentes electrolitos, la masa de una sustancia precipitada en más de una solución es proporcional a su equivalente químico. El equivalente a 1 gramo de cualquier sustancia precipitada es fijo. por 96.500 culombios de electricidad.
2. Equivalente electroquímico
El peso de una sustancia precipitada en el cátodo al pasar una corriente de 1 amperio en 1 segundo se llama equivalente electroquímico de la sustancia.
3. Eficiencia actual
Durante la electrólisis, el peso de la sustancia realmente precipitada siempre es diferente del peso calculado teóricamente. La relación entre el peso precipitado real y el peso calculado teóricamente es. expresado como porcentaje, llamado eficiencia actual, a menudo representado por "N".
M
η= ------ *100%
1*T*C
En prueba: M- -El peso del material precipitado real (gramos)
I--Corriente (amperios)
T--Tiempo (horas)
C--Electroquímico equivalente (gramos/amperios/hora)
Según las leyes de la electrólisis, los equivalentes electroquímicos y las fórmulas de eficiencia de corriente, podemos calcular: la eficiencia de corriente del electrolito, el tiempo de recubrimiento, el espesor del recubrimiento, etc.
Ejemplo 1 A una corriente de 20 amperios, el peso del cromo precipitado sobre el cátodo después de 2 horas es de 1,8 g. ¿Cuál es la eficiencia actual del cromado?
Configuración: M
η= -----*100%
J*T*C
Como se puede observar De la tabla, el equivalente electroquímico del cromo es C = 0,324 g/amperio.