Кристаллизация металлов на катоде

В учебном пособии Электролиз в гидрометаллургии изложены теория и практика электролитического получения металлов, начиная с наиболее распространенных и кончая рассеянными и редкими металлами. Особое место в теоретической части занимают анализ явлений совместного разряда катионов различ-ных металлов, кристаллизация металлов на катоде, а также явления на аноде. [c.7]

Изложение начинается с некоторых вопро сов электрохимии металлов, которые недостаточно полно отражены в руководствах по общей теоретической электрохимии, но знание которых необходимо при изучении электролитического рафинирования и осаждения металлов. Это явления совместного разряда различных катионов, процессы на аноде, кристаллизация металла на катоде и др. [c.11]

Кристаллизация металлов на катоде [c.86]

В работах последних лет рассматривается вопрос о связи процесса кристаллизации металлов па катоде с потенциалом точки нулевого заряда металла в растворе его соли [c.99]

При кристаллизации металла на катоде в присутствии поверхностно активных веществ последние, адсорбируясь на кристаллах, захватываются в [c.106]

Особенно широкое распространение процессы электролиза получили в гальванопластике, открытой в 1836 г. Б. С. Якоби. Электролитическое никелирование, хромирование, меднение, серебрение, лужение (покрытие оловом) получили в настоящее время повседневное применение в народном хозяйстве. Во всех случаях покрываемое изделие служит катодом, а покрывающий металл — анодом. При этом качество покрытия зависит от состава электролитической ванны, плотности тока и пр. Если вести электролиз при малой плотности тока, то вследствие малой скорости кристаллизации металл будет отлагаться на поверхности покрываемого изделия более ровным слоем. При больших плотностях тока получается более рыхлое и дисперсное покрытие. Поэтому в зависимости от требований к качеству покрытия выбирают соответствующий режим электролиза. [c.267]

М — масса раствора Д — диффузионный слой Э — двойной электродный слой К — центр кристаллизации Ме — металл катода [c.34]

Электролит вблизи зародившихся кристаллов обедняется ионами осаждаемого металла тогда возникают новые центры кристаллизации — на ребрах кристаллов основного металла катода. Количество отдельных зародышей постепенно увеличивается настолько, что вся поверхность катода покрывается осадком. Прекращение роста зародившегося кристалла и возникновение новых центров кристаллизации будет происходить тем скорее, чем легче образуется вблизи растущего кристалла слой раствора, обедненный катионами. [c.523]

Явления поляризации и деформации объясняются тем, что одновременно с осаждением никеля выделяется водород и образуются соединения типа гидридов поверхность катода, кроме того, насыщается водородом, и кристаллизация металла при выделении на катоде происходит в среде адсорбированного водорода. [c.335]

Толщина и скорость роста слоев зависят не только от условий, но и от природы восстанавливаемого металла. Так, олово обнаруживает при кристаллизации на катоде отчетливые слои, распространяющиеся со скоростью — 0,8 10 см сек. Медь образует слои не ясно выраженные и распространяющиеся медленнее, со скоростью 0,2- 10" см сек. [c.507]

При плотности тока, отвечающей скачку потенциала, на поверхности катода наблюдается появление пузырьков водорода. Повышение pH прикатодного пространства ведет к образованию в нем гидроокиси цинка. Адсорбирующаяся поверхностью металла гидроокись цинка пассивирует грани растущего кристалла и прекращает их рост. Это ведет к возрастанию потенциала катода и более интенсивному выделению водорода. В результате восстановления роданидов образуются сульфиды металлов, которые, осаждаясь на пассивированных гранях металла, сообщают им электропроводность. Электропроводность сульфидов обеспечивает возможность возникновения новых центров кристаллизации металла, дальнейший рост которых, в свою очередь, будет тормозиться пассивированием граней кристаллов гидроокисью цинка. Дальнейшее повышение потенциала можно представить себе как результат постепенного блокирования поверхности катода гидроокисью цинка и осаждения сульфидов, которые, благодаря своим деполяризующим свойствам, не дают полностью пассивировать поверхность. Повторение таких циклов на различных участках катода приводит к образованию системы, состоящей из металла, диспергированного в массе полупроводников. Подобные системы обладают высокой способностью к светопоглощению. [c.243]

Нанесение гальванических покрытий основано на кристаллизации металлов из водных растворов их солей при прохождении постоянного тока. Гальванотехническая система представляет собой электролитическую цепь, состоящую в простейшем случае из двух электродов — катода и анода — и электролита, содержащего ионы осаждающихся металлов. [c.104]

Толщина и скорость роста слоев зависят не только от условий, но и от природы восстанавливаемого металла. Так, олово обнаруживает при кристаллизации на катоде отчетливые слои, распространяющиеся со скоростью —0,8- Ю" см сек. Медь образует слои [c.506]

Если условия кристаллизации на катоде способствуют образованию и быстрому росту вытянутых игольчатых кристаллов, то получаются губчатые рыхлые осадки, легко превращаемые после высушивания в металлический порошок. Такие порошки нужны для порошковой металлургии, для изготовления катализаторов, для очистки растворов от примесей более благородных металлов методом вытеснения и т. д. [c.531]

Толщина и скорость роста слоев зависят не только от условий, но и от природы восстанавливаемого металла. Так, олово обнаруживает при кристаллизации на катоде отчетливые слои, [c.481]

Кристаллическая структура осаждаемых металлов зависит от двух процессов возникновения центров кристаллизации на катоде и роста кристаллов из возникших центров кристаллизации. Если скорость первого процесса превышает скорость второго, то образуется мелкокристаллический осадок. iB противном случае получаются осадки с крупными кристаллами. Точной зависимости между плотностью тока, концентрацией электролита и кристаллической формой осадка не установлено, но известно, что чем выше плотность тока, тем больше скорость зарождения центров кристаллизации и тем мельче структура осаждаемого металла. Чрезмерно высокие плотности тока, вследствие медленной диффузии ионов к катоду, вызывают образование рыхлых, порошкообразных осадков и наростов. [c.8]

Известно, что адсорбция поверхностно-активных веществ в процессе электроосаждения металла проявляется не только в изменении скорости разряда ионов, но и в изменении процесса кристаллизации металла на катоде. [c.119]

Кристаллизацию металла на поверхности катода следует рассматривать как процесс образования и роста огромного числа кристаллов на всех участках кристаллизации, т. е. как процесс одновременного возникновения новых и роста ранее образовавшихся зародышей. Скорость протекания этих процессов различная. [c.135]

При малых концентрациях этой примеси кристаллизация металлов (при предельном токе) протекает в специфических условиях, которые обусловливают образование мелкодисперсных порошкообразных включений в основной металл. Такие включения нарушают нормальный рост кристаллов основного металла и становятся особенно опасными, если они обладают малым перенапряжением водорода. Вследствие облегчения выделения водорода на этих участках компромиссный потенциал катода приобретает более электроположительное значение по сравнению с потенциалом чистого металла происходит перераспределение катодного тока в пользу выделения водорода. В некоторых случаях выход основного металла по току может снизиться до нуля. Примером может служить катодное осаждение марганца в присутствии ионов никеля и кобальта. Все факторы, снижающие перенапряжение при выделении водорода, усиливают вредное влияние примесей, и наоборот, факторы, повышающие перенапряжение водорода, ослабляют их вредное влияние. [c.366]

При электролитическом осаждении металлов на катоде в твердом состоянии происходит процесс кристаллизации металла, так как осадки, образующиеся на катоде, состоят из кристаллов. [c.337]

Большинство тугоплавких металлов являются представителями с -группы (переходных металлов), для которых характерно образование в электролитах ионов нескольких валентностей. Это оказывает существенное влияние на процесс разряда их ионов и кристаллизацию на катоде. [c.52]

Первые исследования закономерностей первичной стадии кристаллизации металлов на катоде при электролизе расплавленных [c.52]

В условиях одновременной кристаллизации на катоде двух металлов возможно образование как однофазных систем пересыщенного твердого раствора, так и двухфазных систем, состоящих из кристаллов пересыщенного твердого раствора и кристаллов электроотрицательного металла. [c.40]

Получение металлов электролизом расплавленных солей может быть осуществлено при температурах электролиза выше температуры плавления катодного металла или ниже ее. Легкие металлы на практике получают при температурах выше температуры плавления. В случае проведения электролиза при температурах, ниже температуры плавления металла, на катоде образуется твердый кристаллический осадок. Существенно, что при электролизе расплавленных солей электрокристаллизация протекает без тех затруднений, которые обычны в водных растворах. Поэтому металл кристаллизуется в условиях, более близких к равновесным, чем при кристаллизации из водных растворов. Это приводит к образованию хорошо формирующихся кристаллов и дендритов. При определенных условиях (высокая чистота электролита, пониженные температуры, низкие плотности тока и др.) удается получать металлы и в виде плотных осадков. [c.475]

Процесс кристаллизации металла на катоде, складывается из несколыкик стадий [c.87]

Введение этих добавок осуществляется с различными целями—для повышения перенапряжения выделения водорода на катоде, замедления самопроизвольного растворения металлов и др. Добавки поверхностно активных веществ существенно влияют на характер кристаллизации металла на катоде, с их помощью достигается получение гладких осадков в тех случаях, когда на катоде возникают игольчатые и шишковидные о6разова1ния. В месте с тем в некоторых случаях присутствие в растворах поверхностно активных веществ нежелательно, так как они нередко являются источником или причиной примесей в катодных осадках. [c.100]

Для получения латунных покрытий из пирофосфатпых электролитов суммарная концентрация меди и цинка в растворе должна быть 0,4—0,45 мол/л. Уменьшение суммарной концентрации сопровождается значительным падением выхода металлов по току, а повышение ее сверх 0,7н. вызывает кристаллизацию на катоде нирофос-фата натрия. Оптимальной концентрацией свободного пирофосфата является 0,15—0,35н. Рабочий диапазон pH = 8,0 — 9,4. При величине pH менее 8,0 выход по току резко падает, а при pH более [c.92]

Согласно представлениям Сми, развитым главным обоа-зом Тамманом, процесс кристаллизации металла на поверхности катода протекает в две стадии (подобно кристаллизации соли при выпаривании или охлаждении насыщенного раствора) [c.217]

На ориентированный рост металлов в процессе электроосаждения впервые обратил внимание Ханитингтоп [1]. Он заметил, что медный осадок наследует структуру поверхности медного катода. Это явление затем изучалось многими авторами [2—5]. Во всех указанных работах металлографическим путем обнаружена ориентированная кристаллизация на катоде, а в некоторых изучены условия ориентированного роста (оптимальная плотность тока, структура и качество поверхности катода и др.). Исследуя структуру электролитических осадков, Форстер [6] показал, что ориентированная кристаллизация наблюдается не только при автоэпитаксии, но и при электроосаждении различных веществ (например, Сс1/5п, 5п/РЫ). Подобные результаты получены затем Хозерсоллом [7] при исследовании структуры медных, никелевых и оловянных электроосадков на медных, серебряных, никелевых, железных и медноцинковых катодах в виде литых и прокатанных листов. На рис. 40 показана микрофотография, иллюстрирующая продолжение зерен серебряного катода медным осадком. [c.106]

Наоборот, если требуется получить металл в состоянии более рыхлом и более дисперсном, необходимо пользоваться большими плотностями тока. В таких условиях выделение (кристаллизация) металла происходит в первую очередь на наибо.чее активных участках поверхности, что приводит к росту отдельных кристалликов, слабо связанных между собой. При достаточно большой плотности тока железо, например, выделяется в виде настолько рыхлого слоя, что его можно растереть в ступке и получить высокодисперсный порошок металлического железа. При более тонких исследованиях процессов кристаллизации металлов при электролизё учитываются как различия в вероятности возникновения зародышей кристаллов данного металла на различных участках поверхности инертного электрода, так и скорости роста имеющихся кристаллов. Исследования В. А. Кистяковского, Н. А. Изгарышева и работы К. М. Горбуновой и других устанавливают большое значение в этом отношении концентрации электролита и скорости выравнивания ее, состояния различных участков поверхности катода и явления перенапряжения, присутствия в растворе тех или других примесей, в частности поверхностно-активных коллоидов и др. [c.607]

Характер осадка и условия его формирования во времени ири постоянной силе тока (или ири заданном потенциале) зависят не только от природы металла, но и от состава раствора и присутствующих в нем примесей. Примеси поверхностно-активных веществ, а также различных окислителей (например, растворенного кислорода) влияют на кинетику электровыделения металлов. В зависи-мостн от степени чистоты раствора и 1 рнроды примесей могут меняться характер роста кристаллов, число центров кристаллизации, возникаюнщх за единицу времени на единице поверхности катода, значение поляризации ири данно] г илотности тока, характер ее [c.455]

Частный случай фазового перенапряжения — перенапряжение кристаллизации — отвечает процессу электрокристаллизацйи при катодном осаждении металлов. Образовавшиеся при разряде катионов атомы металла первоначально находятся в адсорбированном состоянии на поверхности катода (они называются ад-атомами). Перенапряжение кристаллизации вызывается торможением в стадии вхождения ад-атома в кристаллическую решетку. Согласно Фольмеру, процесс электрокристаллизации идёт в две стадии возникновение центров кристаллизации (кристаллических зародышей) и их рост. Центр кристаллизации — уплотнение атомов, вокруг которого начинается рост кристалла. Различают двухмерные (толщиной в один атом) и трехмерные (толщиной более одного атома) зародыши. [c.509]

Вакуумно-дуговой переплав (ВДП) осуществляется в вакуумных печах (рис. 5.6а) в которых очищаемый металл, играющий роль электрода, плавится под воздействием электрической дуги, возникающей между ним и формируемым слитком чистого металла, находящимся в охлаждаемой водой изложнице (кристаллизаторе). Для устойчивости дуги переплав ведут на посттанном токе при этом электрод является катодом, а слиток чистого металла — анодом. В процессе переплава в печи поддерживается разряжение, за счет чего капли плавящегося металла дегазируются. Охлаждение расплавленного металла в кристаллизаторе ведется с такой скоростью, чтобы обеспечить направленный характер ее — сверху вниз. Вследствие этого из металла удаляются твердые включения, концентрирующиеся в верхней части слитка (метод направленной кристаллизации). [c.96]

При восстановлении ионов металла на катоде построение кристаллической решетки совершается обычно со скоростью, значительно превышающей ско- оость, с которой происходит упорядочение структуры решетки, так как последний процесс относится к категории диффузионных, которые в металле при низких температурах завершаются в бесконечно большие промежутки времени. В условиях такой кристаллизации возникают кристаллы с неравномерно распределенными силовыми полями, обусловливающими появление в осадке внутренних напряжений. [c.107]