Покрытие металлов слоем другого металла при помощи электролиза (гальваностегия).

Для предохранения металлов от окисления, а также для прида­ния изделиям прочности и лучшего внешнего вида их покрывают тонким слоем благородных металлов (золото, серебро) или малоокисляющимися металлами (хром, никель).

Предмет, подлежащий гальваниче­скому покрытию, тщательно очищают, полируют и обезжиривают, после чего погружают в качестве катода в гальваническую ванну. Электролитом является раствор соли металла, которым осуще­ствляется покрытие. Анодом служит пла­стина из того же металла.

Например, при никилировании электролитом служит водный раствор вещества, содержащего никель (сернокислый никель NiS0₄), катодом является предмет, подвергающийся покрытию. Величина тока, пропускаемого через ванну, должна соответствовать величине покрываемой поверхности. После покрытия предмет выни­мают из ванны, сушат и полируют.

Толщину слоя металлического покрытия вычисляют по формуле

h = i_К·m_Э·В_Т·τ ·1000/ F·ρ,

где h – толщина покрытия, мкм;

ρ – плотность металла, г/см³;

В_Т – выход металла по току, %;

m_Э – молярная масса эквивалента металла, г/моль;

F – постоянная Фарадея, Кл;

τ – продолжительность электролиза, с.;

i_К – катодная плотность тока, А/см².

3.2 Получение копий с предметов при помощи электролиза (гальвано­пластика).

Для получения копий с металличе­ских предметов (монет, медалей, барельефов и т. п.) делают слепки из ка­кого-нибудь пластичного материала (например, воска). Для придания слепку электропроводимости его покрывают гра­фитовой пылью, погружают в ванну в качестве катода и получают на нем слой металла нужной толщины. Затем путем нагревания удаляют воск.

Гальванопластика применяется во многих отраслях промышленности, в том числе в полиграфии.

3.3 Электрометаллургия – область, охватывающая всю совокупность электрохимических методов получения металлов из их химических соеди­нений путем катодного восстановления, а также очистку металлов электролизом.

Рафинирование (очистка) металлов. В электротехнике благодаря хорошей электропроводимости наиболее широкое применение как проводниковый материал имеет медь. Медные руды, кроме меди, содержат много приме­сей, таких, как, например, железо, сера, сурьма, мышь­як, висмут, свинец, фосфор и т. п.

Процесс получения меди из руды заключается в сле­дующем. Руду измельчают и обжигают в особых печах, где некоторые примеси выгорают, а медь переходит в окись меди, которую снова плавят в печах вместе с углем. Про­исходит восстановительный процесс, и получают продукт, называемый черной медью, с содержанием меди 98–99 %. Медь, идущая на нужды электротехники, должна быть наиболее чистой, так как всякие примеси уменьшают электропроводимость меди. Такая медь получается из черной меди путем рафинирования ее электрическим способом.

Неочищенная медь подвешивается в качестве анода в ванну с раствором медного купороса. Катодом служит лист чистой меди. При пропускании через ванну электрического тока медь с анода переходит в раствор, а оттуда осаждается на катод. Электро­литическая медь содержит до 99,95 % меди.

Медь в электротехнике применяется для изготовлений проводов, кабелей, обмоток электрических машин и трансформаторов, медных полос, лент, коллекторных пластин, деталей машин и аппаратов.

Второе место после меди в электротехнике занимает алюми­ний. Сырьем для получения алюминия служат бокситы, состоя­щие из окиси алюминия (до 70 %), окиси кремния и окиси железа. В результате обработки бокситов щелочью получается продукт, называемый глиноземом (Аl₂O₃).

Электрогидрометаллургия – электрохимическое полу­чение металлов из водных растворов их солей (главным образом сернокислых). Для этого металл руды тем или иным путем (например, извлечением серной кислотой) переводят в раствор, который и подвергают электролизу. Таким пу­тем получают металлы Mn, Zn, Ni, In, Си, Та и др., а также готовят металли­ческие порошки (Zn, Fe, Ni, Си и др.).

Электролиз расплавов. Легкие металлы (Na, К, Mg, Ca, А1 и т. п.) получают электролизом расплавленных соединений этих металов. Например, металлический калий готовят из расплавленного КОН, кальций – из распла­ва СаС1₂ и т. д. Применяемые здесь температуры достигают 700-1000 ^оС.

Получение металлов из водных растворов их соединений технологически проще и экономически выгодней. Однако здесь приходится учитывать условия восстановления катионов металла на катоде в присутствии ионов водорода в электролите. В связи с этим металлы, электродный потенциал кото­рых более отрицателен, чем у марганца, возможно восстанавливать только из расплавов.