Металлические покрытия, нанесенные электролитическим методом, называются гальваническими.
Наиболее распространенными видами гальванических покрытий являются: цинковые, кадмиевые, медные, никелевые, хромовые, оловянные и серебряные. Нанесение гальванических покрытий на поверхность деталей производится в гальванических ваннах методом электролиза. Обязательным компонентом электролита является соединение, дающее при диссоциации ион металла покрытия. Чаше всего, таким соединением является растворимая соль наносимого металла. Часто в электролит вводятся и другие компоненты, например, для повышения электропроводности в электролит никелирования добавляются соли Na2SО4 и MgSО4, в электролит меднения – серную кислоту H2SО4. Для улучшения растворимости анодов в электролит никелирования добавляется соль NaCl, в электролит меднения - H2SО4. Как правило, все эти компоненты непосредственно в электрохимической реакции на катоде и аноде не участвуют.
При покрытии деталь подключается к отрицательному полюсу источника постоянного тока. Катодный процесс в простейшем случае можно представить следующим образом, например, при кадмировании
Cd2++ 2ē = Cd.
Если потенциалы выделения металла и водорода близки по величине, то могут идти оба процесса. На катоде выделяются и металл, и водород. Если потенциал выделения металла значительно положительнее потенциала выделения водорода, то выделяется в основном только металл.
В качестве анода при гальванических покрытиях берут металл покрытия, если он растворим в данных условиях. Это позволяет длительное время поддерживать постоянной концентрацию ионов восстанавливаемого металла в электролите и сохранять необходимые характеристики гальванической ванны.
Устройства, в которых электрическая энергия превращается в химическую, а химическая – снова в электрическую, называют аккумуляторами.
В аккумуляторах под воздействием внешнего источника тока накапливается (аккумулируется) химическая энергия, которая затем переходит в электрическую. В настоящее время используется целый ряд аккумуляторов:
- свинцовые аккумуляторы, которые являются наиболее распространенными
- никель-кадмиевые аккумуляторы
- никель-водородные аккумуляторы
- никель-металлгидридные аккумуляторы
-литий-ионные аккумуляторы и другие.
В процессе электролиза токсичные вещества сточных вод могут превращаться в нетоксичные или малотоксичные соединения, переходить в газообразное состояние, выпадать в осадок, флотироваться в виде пены, осаждаться на катодах (металлические осадки).
Поэтому электролиз используется для очистки сточных вод.
Катодное извлечение металлической меди, серебра и других металлов (вторичные ресурсы) из сточных вод применяют на предприятиях цветной металлургии, металлообработки, химической промышленности.
Электродиализ - вариант ионного обмена, в котором искусственные смолы, способные к ионному обмену, заменены специальными ионообменными мембранами (мелкопористые перегородки), а движущей силой является внешнее электрическое поле. Метод перспективен для очистки сточных вод от растворенных солей, ионов тяжелых металлов (хром, медь и т.д.) и фтора.
Коррозия
Общие понятия
Коррозия металлов - самопроизвольное разрушение металлов и сплавов в результате химического или физико-химического взаимодействия с окружающей средой.
Причина коррозии – термодинамическая неустойчивость системы металл – окружающая среда. Коррозия металлов протекает всюду, где обрабатываются металлы или эксплуатируются металлические изделия и конструкции
Основной ущерб, причиняемый коррозией, заключается не в потере металла как такового, а в огромной стоимости изделий, разрушаемых коррозией. Вот почему ежегодные потери от неё в промышленно развитых странах столь велики. По оценкам специалистов различных стран эти потери составляют от 2 до 4 % валового национального продукта. При этом потери металла, включающие массу вышедших из строя металлических конструкций, изделий, оборудования, составляют от 10 до 20 % годового производства стали. Истинные убытки от коррозии нельзя определить, оценив только прямые потери, к которым относятся стоимость разрушившейся конструкции, стоимость замены оборудования, затраты на мероприятия по защите от коррозии. Ещё больший ущерб составляют косвенные потери. Это простои оборудования при замене разрушенных деталей и узлов, утечка продуктов, нарушение технологических процессов.
Коррозия приводит ежегодно к миллиардным убыткам, и защита от нее является важной задачей. Без понимания механизма процесса коррозии металла или сплава невозможно обеспечить его эффективную защиту.
По механизму протекания коррозийного процесса различают химическую и электрохимическую коррозии.