Влияние образующихся пузырьков водорода




ТОЭ Лекция 7, 8

Влияние рН прикатодного слоя

 

Реакции выделения водорода кроме снижения выхода по току приводят к подщелачиванию прикатодного слоя. Подщелачивание влияет на скорость реакции, а также на структуру и свойства электролитических осадков.

Типичный вид зависимости рН прикатодного слоя от катодной плотности тока дан на рисунке.

Зависимость рН прикатодного слоя от катодной плотности тока. рН0рН в объёме электролита; pHКрН в прикатодном пространстве  

Кривая 1 характерна для растворов с высокой буферной ёмкостью. В этом случае при низких плотностях тока рН прикатодного слоя близко к рН в объёме электролита. При повышении плотности тока, то есть с увеличением скорости выделения водорода, его концентрация в приэлектродном слое повышается и слой подщелачивается. При низких буферных свойствах электролита протекание даже незначительных токов вызывает изменение рН околокатодного пространства (кривая 2). Буферные растворы сохраняют относительно постоянное значение рН, несмотря на добавление кислоты или щёлочи. Количественная характеристика буферности – буферная ёмкость.

Изменение кислотности приэлектродного слоя и характер её зависимости от плотности тока связаны с отсутствием баланса между количествами веществ, определяющих кислотность, поступающих в приэлектродный слой и уходящих из него. Определяющими являются:

- поступление ионов гидроксония;

- химические реакции ионов металлов с ионами ОН¯ или Н+ и образование гидроксокомплексов.

Повышение плотности тока, как правило, приводит к защелачиванию прикатодного слоя. В результате достигается рН гидратообразования. Образующиеся гидроксиды металлов резко изменяют условия кристаллизации и физико-механические свойства осадка. Однако рН гидратообразования у поверхности электрода выше, чем в объёме раствора. Это связано с тем, что концентрация ионов металла у поверхности ниже за счёт диффузионных торможений.

Изменение кислотности прикатодного слоя не всегда удаётся предотвратить повышением температуры, перемешиванием или введением буферирующих добавок. Во многих случаях на рН прикатодного слоя влияет весь состав электролита.

 

Влияние образующихся пузырьков водорода

 

Выделение водорода – один из факторов, влияющих на пористость гальванических покрытий. Если пузырьки водорода, образующиеся на поверхности осаждающегося металла, недостаточно эффективно удаляются с поверхности, то они экранируют определённый участок. На этом участке осаждения металла не происходит. В результате на поверхности металла образуется углубление – питтинг. При большом числе пузырьков, задерживающихся на поверхности металла, покрытие получается шероховатым. Иногда покрытие может даже иметь сквозные поры.

Причиной прилипания пузырьков водорода к поверхности металла является наличие на ней загрязнений. Загрязнения увеличивают пограничное натяжение на границе раздела фаз «металл-раствор». Такими загрязнениями могут быть:

- жировые и оксидные плёнки, остающиеся на поверхности металла в результате плохой предварительной подготовки;

- загрязнения, присутствующие в электролите;

- коллоидные гидроксиды металлов, образовавшиеся при подщелачивании приэлектродного слоя;

- дефекты поверхности металла и др.

Для эффективного удаления водорода с поверхности металла необходимо обеспечить хорошую её смачиваемость. То есть понизить пограничное натяжение на границе «металл-раствор электролита». Пограничное натяжение зависит от потенциала электрода и снижается при его сдвиге от нулевого значения. Кроме того, чем больше сдвиг потенциала, тем меньше размер образующихся пузырьков газа. Поэтому осаждение металла целесообразнее проводить при бóльших потенциалах.

Смачиваемость металла раствором увеличивается введением ПАВ – смачивателей. Адсорбируясь на поверхности электрода, они снижают пограничное натяжение. Также используют механическое перемешивание электролита или периодическое встряхивание катодов. Это способствует удалению пузырьков газа и выравниванию концентрации компонентов в электролите.

Снижению выделения водорода способствует и введение окислителей, например пероксида водорода. Однако наличие сильных окислителей в электролите может вызвать существенное снижение выхода по току. Кроме того, окислители нельзя использовать в электролитах, содержащих ПАВ, так как последние окисляются ими.

Влияние водорода сказывается не только на структуре и физико-механических свойствах осадков (внутренних напряжениях, микротвёрдости, пластичности и др.). Водород влияет и на механические свойства металла основы. Атомы водорода и молекулярный водород диффундируют в металл основы, вызывая водородную хрупкость стальных изделий.



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2017-11-19 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: