Занимательная гальванотехника: Пособие для учащихся - Николай Одноралов

Для приготовления медного электролита отвешивают сульфата меди из расчета на 1 л воды 150–180 г. Растворение сульфата меди лучше всего вести в горячей или теплой воде. После полного охлаждения раствора и доведения его до комнатной температуры электролит фильтруют через ткань и затем в него осторожно вливают серную кислоту. Серную кислоту следует вливать медленно, тонкой струей, во избежание быстрого разогревания электролита и разбрызгивания, что может вызвать тяжелые ожоги.

В медных сульфатных ваннах содержание серной кислоты поддерживают в пределах 30–35 г/л.

Растворимость сульфата меди значительно снижается с увеличением содержания серной кислоты. При наличии повышенного содержания сульфата меди он выкристаллизовывается на стенках ванны и, что хуже, на аноде, затрудняя процесс электролиза.

Избыток серной кислоты в ванне вызывает хрупкие и недоброкачественные отложения меди из-за включения водорода, интенсивно выделяющегося на катоде, особенно при работе с повышенными плотностями тока. При недостаточной концентрации серной кислоты в электролите образуется рыхлый и пористый осадок меди, непригодный для практических целей (табл. 3).

Таблица 3. Отклонения, наблюдаемые при работе медного электролита, и меры их устранения

Кроме сульфата меди и серной кислоты, для повышения качества гальванонластической меди применяют добавки, например спирт в количестве 8—10 г/л. Добавка спирта значительно улучшает качество меди, делая ее мелкокристаллической, более твердой и упругой. Добавку спирта вводят не более нормы, так как большое количество добавки делает медь хрупкой.

Иногда в электролит могут попадать примеси в виде органических веществ, вредно влияющих на работу электролита. К таким веществам относятся клей, некоторые сорта резины и пр. Для устранения органических примесей подогретый электролит окисляют перманганатом калия (2–3 г на 1 л электролита) или удаляют их мелко истолченным активированным углем (2–3 г/л), а затем фильтруют.

В обычных гальванопластических электролитах поддерживают температуру на уровне 18–20 °C. Она может повышаться до 25–28 °C за счет выделения теплоты при прохождении электрического тока через электролит.

Фильтрование электролита должно осуществляться возможно чаще, это дает возможность удалять из ванн осадок — шлам, накапливающийся в виде порошкообразной меди, графита и пыли.

Чем выше плотность тока и чем интенсивнее растворяются аноды, тем больше шлама собирается в ванне, особенно при использовании низкосортной анодной меди. При таких электролитах шлам оседает на дно ванны, но более легкие его частицы, находясь во взвешенном состоянии, благодаря конвекции перемещаются к катоду, что может вызвать засорение гальванопластической меди.

Шлам, соприкасаясь с отлагающейся медью на катоде, включается в металл и вызывает образование шероховатостей и шишек, которые мешают дальнейшему равномерному отложению металла. Кроме того, графит, применяемый как электропроводящий слой для форм, также загрязняет электролит, что вызывает вкрапления графита в металл и способствует получению шероховатостей поверхности. Поэтому фильтрование электролита имеет важное значение для получения доброкачественных отложений меди. Обычно фильтрование производится сифонным переливанием электролита через фильтр из сукна, стеклянного или асбестового волокна.

Техника анализа медного электролита

Содержание серной кислоты определяется путем титрования.

Для определения содержания свободной серной кислоты необходимо иметь приборы: бюретку на 200 мл, пипетку на 1–2 мл, стеклянную палочку, два стеклянных стаканчика. Реактивы: раствор 0,2 н.[3] гидроксида натрия NaOH или гидроксида калия КОН и индикатора 0,1-процентный раствор метилового оранжевого.

Ход анализа

Перемешивают электролит и отбирают в колбу из разных мест ванны некоторое количество электролита; из колбы берут в стаканчик 20 мл электролита и разбавляют водой в 2–3 раза. В разбавленный электролит вносят стеклянной палочкой одну каплю индикатора и приступают к титрованию щелочью до перехода розовой окраски раствора в желто-лимонную.

Расчет содержания свободной серной кислоты в электролите производят по формуле

где х — количество свободной серной кислоты (в мг/л); А — количество раствора гидроксида, пошедшего на титрование пробы в миллилитрах; В — количество электролита, взятое для анализа, в миллилитрах; н. — нормальность раствора гидроксида; 0,049 — коэффициент пересчета на содержание серной кислоты; 1000 — коэффициент пересчета на 1 л.

Определение содержания меди

Наиболее простой и быстрый способ определения содержания меди в электролите основан на том, что плотность раствора сульфата меди и серной кислоты при одинаковой концентрации равны н при смешении этих растворов плотность смеси не изменяется. Измерив плотность электролита и зная количество серной кислоты в нем, можно по таблице 4 определить количество сульфата меди. Для определения необходимо иметь ареометр, цилиндр, термометр.

Ход анализа

Электролит размешивают в ванне и наливают в цилиндр. Затем опускают ареометр и определяют плотность электролита при температуре 25 °C.

После этого по таблице 4 находят общее содержание медного купороса и серной кислоты в соответствии с плотностью электролита. Зная количество серной кислоты в электролите, по разности находят содержание в нем сульфата меди.

Пример. Плотность электролита при температуре 25 °C равна 1,16, что соответствует общему содержанию сульфата меди и серной кислоты (CuSО4 ·5H2О + H2SO4) — 268 г/л.

Если по анализу содержание серной кислоты равно, например, 35 г/л, то содержание сульфата меди составит: 268 — 35 = 233 (г/л).

Получение медных скульптур техникой гальванопластики

Одним из первых применений гальванопластики было изготовление декоративной скульптуры. Техникой гальванопластики в 30—40-х гг. XIX в. было впервые в России изготовлено значительное количество скульптуры, сохранившейся до нашего времени (например, часть скульптуры на фасаде Исаакиевского собора в Ленинграде. скульптура в Екатерининском парке города Пушкина и др).

Свое произведение скульптор обычно создает в глине или пластилине. Однако законченное произведение никогда не остается в этих материалах, оно передается в руки мастеров, переводящих скульптуру в более прочные материалы, не разрушающиеся со временем: медь, бронзу или чугун.

Воспроизведение скульптур в бронзе или чугуне возможно только литейным способом, к сожалению, не дающим возможности получать скульптурное произведение с абсолютной точностью; при отливке ухудшается передача мельчайших штрихов, а вместе с ними и той манеры, в которой воспроизведена лепка.

Для того чтобы воссоздать скульптуру в металле с сохранением всех деталей работы скульптора, прибегают к технике гальванопластики.

Область гальванопластики, занимающаяся репродуцированием скульптур, называется художественной гальванопластикой. Под репродуцированием понимают изготовление копий со скульптур, исполняемых с полным сохранением объемных размеров и фактуры (характером обработки поверхности).

Следует отметить, что скульптурой называют как оригинал, изваянный скульптором, таки полученную с него в каком-либо материале копию. Исходную скульптуру называют моделью в отличие от окончательной копии, которую называют репродукцией. Репродукция, изготовленная в металле при помощи гальванопластики, называется гальванорепродукцией.

Термин «скульптура» применяют не только к крупным монументальным произведениям (например, статуям), но и к меньшим по размерам (например, медалям).

С точки зрения техники репродуцирования важнейшее значение имеет пространственный (объемный) характер очертаний скульптуры. Поэтому признаку скульптуры можно прежде всего разделить на односторонние и многосторонние.

Односторонняя скульптура предназначена для рассмотрения с мест, расположенных на центральной оси, перпендикулярной к плоскости фона (барельефы), имеющих низкий рельеф, или отчасти с боковых сторон (горельефы), имеющих высокий рельеф.

Многосторонняя скульптура, обычно называемая объемной (статуи), может рассматриваться с любого места — и со всех сторон, хотя всегда имеет главную, фасадную сторону.

Промежуточной между односторонней и многосторонней является медальерная скульптура. Она обычно сочетается из двух односторонних скульптур, одна из которых представляет лицо (аверс), вторая — оборотную сторону (реверс). Реверс медали очень часто снабжается только текстом.