Дипломы, курсовые, рефераты, контрольные...
Срочная помощь в учёбе

Математическое моделирование массопереноса в электролитах-коллоидах и закономерности электроосаждения металлов

Диссертация: Математическое моделирование массопереноса в электролитах-коллоидах и закономерности электроосаждения металлов
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Создано программное обеспечение, позволяющее рассчитать состав диффузионного слоя электролита цинкования по каждой из разработанных математических моделей. Доставка дисперсных частиц цинка к катоду осуществляется диффузией и электрофорезом, остальных компонентов — диффузией и миграцией. Разработаны математические модели массопереноса в диффузионном слое в сернокислом электролите цинкования для… Читать ещё >

Содержание

  • 1. аналитический обзор
    • 1. 1. Технико-экономические преимущества электролитовколлоидов, применяемых в гальванотехнике
    • 1. 2. Механизм влияния коллоидных частиц на предельные скорости восстановления металлов из электролитов-коллоидов
    • 1. 3. Пути регулировки технико-эксплуатационных параметров электролитов-коллоидов
    • 1. 4. Цель и задачи исследования
  • 2. методы и методика исследований
    • 2. 1. Методика приготовления электролитов
      • 2. 1. 1. Приготовление растворов коллоидного олова
      • 2. 1. 2. Приготовление коллоидных растворов свинца
      • 2. 1. 3. Приготовление кислого хлоридного электролита оловянирования
      • 2. 1. 4. Приготовление электролита для осаждения сплава олово-никель
    • 2. 2. Метод, методика и средства определения состава приэлектродного слоя
      • 2. 2. 1. Выбор метода исследования
      • 2. 2. 2. Аппаратура и методика измерения
    • 2. 3. Поляризационные измерения
    • 2. 4. Электроосаждение покрытий сплавом олово-никель
    • 2. 5. Анализ состава сплава олово-никель
    • 2. 6. Определение твёрдости покрытия
    • 2. 7. Определение паяемости покрытия
  • 3. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ МАССОПЕРЕНОСА В ЭЛЕКТРОЛИТАХ-КОЛЛОИДАХ ПРИ
  • ЭЛЕКТРООСАЖДЕНИИ МЕТАЛЛОВ
    • 3. 1. Постановка задачи
    • 3. 2. Математические модели массопереноса в сульфатном электролите-коллоиде цинкования
      • 3. 2. 1. Модель, учитывающая диффузию и миграцию простых и комплексных ионов
      • 3. 2. 2. Модель, учитывающая диффузию, миграцию простых и комплексных ионов и электрофорез коллоидных соединений
      • 3. 2. 3. Влияние выделяющегося водорода на транспорт электроактивных компонентов
    • 3. 3. Сравнение экспериментальных литературных результатов и расчётных данных
  • 4. ВЛИЯНИЕ СОСТАВА ЭЛЕКТРОЛИТА-КОЛЛОИДА НА ПРЕДЕЛЬНЫЕ СКОРОСТИ ЭЛЕКТРООСАЖДЕНИЯ МЕТАЛЛОВ
    • 4. 1. Влияние концентрации коллоидных частиц на электровосстановление свинца из электролита-коллоида
    • 4. 2. Влияние поверхностно-активных веществ на кинетику выделения свинца из электролита-коллоида
    • 4. 3. Закономерности электровосстановления олова из электролита-коллоида
  • 5. ЭМПИРИЧЕСКИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ЭЛЕКТРООСАЖДЕНИЯ СПЛАВА ОЛОВО-НИКЕЛЬ ИЗ ЭЛЕКТРОЛИТА-КОЛЛОИДА
  • ВЫВОДЫ

Математическое моделирование массопереноса в электролитах-коллоидах и закономерности электроосаждения металлов (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Одной из наиболее важных проблем, стоящих перед промышленностью и гальванотехникой в частности, является повышение экологической безопасности производства. С другой стороны остро стоит задача повышения предельных скоростей нанесения гальванопокрытий при одновременном снижении удельных материалеи энергозатрат.

Наиболее перспективным для гальванотехники является использование электролитов-коллоидов. Их применение позволяет снизить затраты как на стадии приготовления растворов, так и при их эксплуатации, а также за счёт исключения ряда операций по получению блестящей поверхности покрытий. Внедрение электролитов-коллоидов упрощает регенерацию растворов и способствует повышению экологической чистоты производства.

В настоящее время не существует однозначно доказанной теории нанесения покрытий из электролитов-коллоидов и неизвестен механизм подвода электроактивных частиц к поверхности катода. Неопре-делена в количественном отношении доля электроактивных компонентов, доставляемых к катоду дисперсными частицами.

Подтвердить или опровергнуть существующие гипотезы о механизме транспорта дисперсных частиц можно с помощью метода математического моделирования и новых экспериментальных данных.

Оптимизация составов электролитов-коллоидов и режимов электролиза, проведённая с помощью ЭВМ на основе математических моделей, позволит повысить производительность гальванического процесса, не прибегая к дорогостоящим и длительным экспериментам.

ВЫВОДЫ.

1. Разработаны математические модели массопереноса в диффузионном слое в сернокислом электролите цинкования для следующих условий:

• доставка электроактивных частиц к катоду осуществляется диффузией и миграцией;

• доставка дисперсных частиц цинка к катоду осуществляется диффузией и электрофорезом, остальных компонентов — диффузией и миграцией.

Показано, что доставка восстанавливающихся частиц к катоду происходит по вышеназванным механизмам.

2. Создано программное обеспечение, позволяющее рассчитать состав диффузионного слоя электролита цинкования по каждой из разработанных математических моделей.

3. Рассчитаны парциальные токи восстановления коллоидных частиц при различных условиях электролиза. Показано, что при рН электролита равном 4 и 90% выходе по току металла электрофорезом доставляется к катоду до 30% электровосстанавливающихся частиц.

4. Впервые показано, что возможно достижение высокой производительности электролита-коллоида в присутствии многозарядных анионов. Для электролита свинцевания при концентрациях коллоидных частиц, превышающих 8% от общего содержания свинца, предельные токи разряда коллоидных частиц фосфата и сульфата свинца превышают токи разряда дисперсных соединений гидроксида и иодида свинца.

5. Разработан и рекомендован для промышленного использования хлоридный электролит-коллоид для получения сплава олово-никель,.

Показать весь текст

Список литературы

  1. А.М., Ильин В. А. Краткий справочник гальванотехника.- JL: Машиностроение, 1981. 269 с.
  2. Л.Я. Советы заводскому технологу. Л.: Лениздат, 1975.264 с.
  3. В.И., Кудрявцев Н. Т. Основы гальваностегии. Т. 1. М.: Метал лургиздат, 1953. С. 311.
  4. В.Н. Электроосаждение металлов и сплавов из электролитов, содержащих коллоидные частицы электроосаждаемых металлов. Автореф. дисс. канд. техн. наук. — Новочеркасск. — 1978, 16 с.
  5. Ф.И., Кудрявцева И. Д., Селиванов В. Н. Щелочной электролитцинкования // Защита мет. 1977. — Т. 13, № 2. — С. 225−227.
  6. Ю.М. Электроосаждение металлов в присутствии поверхностно-активных веществ // Гальванотехника и обработка поверхности. 1992. — Т. 1, № 5−6. — С. 7−16.
  7. И.Д., Селиванов В. Н. Высокопроизводительные малоотходные технологии электроосаждения металлов из электролитов-коллоидов // Гальванотехника и обработка поверхности. 1993. -Т. 2, № 4. — С. 33−36.
  8. A.c. СССР № 378 542, МКИ С 23 b 5/10, С 23 b 5/46. Способ электролитического цинкования из электролита / Кочман Э. Д., Гусев В. Н. Заявл. 30.03.71- Опубл. 18.04.73, Бюл. № 19, 1973.
  9. В.И. Электроосаждение никеля и серебра из электролитовколлоидов. Автореф. дисс. канд. техн наук. — Новочеркасск, 1984, 16 с.
  10. Н.М. Разработка и исследование электролитов-коллоидов хромирования (III) и висмутирования. Автореф. дисс. канд. техн. наук. — Новочеркасск. — 1984, 16 с.
  11. И.Д., Селиванов В. Н., Кукоз Ф. И. Возможности ускорения процессов электроосаждения металлов из электролитов, содержащих коллоиды и тонкие взвеси их соединений, разряжающиеся на катоде // Электрохимия. 1984. — Т. 20, № 1. — С. 63−68.
  12. A.c. СССР 549 515, МКИ С 25D 3/62. Электролит для осаждения сплавов золото-хром / Кукоз Ф. И., Кудрявцева И. Д., Селиванов В. Н., Пахарева О. И. Заявл. 04.05.75- Опубл. 05.03.77, Бюл. № 9, 1977.
  13. С.Я., Тихонов К. И. Электролитические и химические покрытия. Л.: Химия, 1990. — 288 с.
  14. A.c. СССР 560 009, МКИ С 25D 3/56. Водный электролит для осаждения сплавов серебра / Селиванов В. Н., Кукоз Ф. И., Кудрявцева И. Д., Кислицин Е. А. Заявл. 03.02.75- Опубл. 27.06.77, Бюл. № 20, 1977.
  15. Н.В. Новые покрытия и электролиты в гальванотехнике. -М.: Металлургиздат, 1962. 135 с.
  16. В.И. Качественный химический анализ. М.-Л.: Госхим-издат, 1948. — 572 с.
  17. И.Д. Возможности повышения скорости электроосаждения металлов при разряде из дисперсных систем / / Теория и практика гальванопокрытий из коллоидных систем и нетоксичных электролитов. Межвуз. сб. науч. тр. Новочеркасск, 1979. — С. 91−97.
  18. Н.Т., Арапов Д. Г., Виноградов В. П. Влияние органических добавок на катодный процесс в цинкатном электролите //Ж. прикл. химии. 1977. — Т. 50, № 2. — С. 342−346.
  19. В.Н., Бобрикова И. Г., Молчанов C.B., Шестак С. Г. Особенности механизма электроосаждения цинка из цинкатного электролита с добавкой полиэтиленполиамина // Электрохимия. 1997. -Т. 33, № 2. — С. 179−183.
  20. Г. П., Лошкарёв Ю. М., Трофименко В. В. и др. Электроосаждение цинка из щелочного электролита с добавками полиэтиленполиамина и тиосоединений // Электрохимия. 1979. — Т. 15, № 8. -С. 1229−1233.
  21. В.А. Двухфакторная теория блескообразования // Электрохимия. 1967. — Т. 3, № 10. — С. 1273−1279.
  22. М.А., Особенкова E.H. О характере катодной плёнки, возникающей при электроосаждении хрома из растворов, содержащих ионы галоидов // Электрохимия. 1969. — Т. 5, № 9. — С. 1070−1072.
  23. Е.Г., Кудрявцев В. Н., Бондарь В. В. Состав приэлектрод-ного слоя в электролитах хромирования на основе соединений хрома (III) // Электрохимия. 1993. — Т. 29, № 7. — С. 851−857.
  24. Н.Д., Иванов C.B. Исследование процесса катодного восстановления окисно-гидроокисных соединений низших валентностей хрома // Электрохимия. 1982. — Т. 18, № 3. — С. 344−348.
  25. A.B., Иванова Н. Д., Болдырев Е. И., Иванов C.B. Моделирование процессов восстановления в катодной плёнке / / Электрохимия. 1983. — Т. 19, № 9. — С. 1155−1159.
  26. Э.Д., Гусев В. Н. Осаждение цинковых покрытий из лимоннокислого электролита // Электрохимия. 1981. — Т. 17, № 12. -С. 1776−1781.
  27. О.Н. Электрокинетические явления. JL: Изд-во ЛГУ, 1973. — 196 с.
  28. В.Н., Кукоз Ф. И., Кудрявцева И. Д. О механизме электроосаждения цинка из цинкатного электролита с добавкой полиэти-ленполиамина // Электрохимия. 1982. — Т. 18, № 1. — С. 103−108.
  29. И.Д.Кудрявцева, Ф. И. Кукоз, В. И. Балакай Электроосаждение металлов из электролитов-коллоидов // Итоги науки и техн. ВИНИТИ. Сер. Электрохимия. 1990. — Т. 30. — С. 50−84.
  30. И.Д. Интенсификация электроосаждения металлов и сплавов из электролитов-коллоидов. Автореф. дисс. докт. техн. наук. — Новочеркасск. — 1994. — 24 с.
  31. Electrochemistry of colloidal palladium: An experimental study of sol formation and electrocatalysis / van der Putten Andre M.T., de Bak-ker Jan Willen G., Fokkink Lambertus G. // J. Electrochem. Soc. -1992. — V. 139, № 12. — P. 3475−3480.
  32. .В. О влиянии поверхностно-активных веществ на устойчивость дисперсных систем // Коллоидный журнал. 1993. — Т. 55, № 2. — С. 10−16.
  33. Е.А., Куприн В. П. // Итоги науки и техн. ВИНИТИ. Сер. Электрохимия. 1989. — Т. 29. — С. 93−152.
  34. М.Р., Сонгина O.A. Поведение суспензий труднорастворимых веществ на электродах // Успехи химии. 1973. — Т. 17, № 2. -С. 323−342.кель-бор // Прикладная электрохимия. Межвуз. сб. науч. тр. Казань, 1988. — С. 105−110.
  35. В.Н. Некоторые закономерности электроосаждения металлов из электролитов-коллоидов // Современные электрохимические технологии. Саратов, 1996. — С. 58−59.
  36. В.Н., Митченко И. В., Ковальчук М. А. Катодное восстановление галоидных соединений серебра // Прикладная электрохимия. Межвуз. сб. науч. тр. Казань, 1992. — С. 111−114.
  37. В.Н., Витко Т. Б., Пятак О. В. Исследование процесса электрохимического восстановления коллоидных частиц хлорида ртути (I) / Новочерк. гос. техн. ун-т. Новочеркасск, 1995. — 16 с. -Деп. в ВИНИТИ 19.07.95., № 2205-В95.
  38. Е.И., Селиванов В. Н. Электрохимическое восстановление коллоидных частиц гидроксидов металлов // Современные электрохимические технологии. Саратов, 1996. — С. 60−61.
  39. Е.И., Селиванов В.Н Электроосаждение меди из электролитов-коллоидов в присутствии многофункциональных ПАВ / / Исследования в области электрохимии. Новочеркасск, 1996. -С. 20−26.
  40. C.B., Бобрикова И. Г., Селиванов В. Н., Кукоз Ф. И. Влияние органических поверхностно-активных веществ на процесс анодного растворения олова в щелочных электролитах // Исследования в области электрохимии. Новочеркасск, 1996. — С. 4−9.
  41. С.В., Кукоз Ф. И., Бобрикова И. Г. Исследование влияния органических ПАВ на кинетику анодного окисления и катодного восстановления олова в станнитных электролитах-коллоидах // Современные электрохимические технологии. Саратов, 1996. -С. 62−63.
  42. И.Н. Руководство к практическим занятиям по коллоидной химии. М.-Л.: Госхимиздат, 1948. — 280 с.
  43. Ю.В., Ангелов И. И. Чистые химические вещества. М.: Химия, 1974. — 408 с.
  44. В.И.Баранова, Е. Е. Бибик, Н. М. Кожевникова Практикум по коллоидной химии. Под ред. И. С. Лаврова. М.: Высш. шк., 1983. — 215 с.
  45. В.М., Пурин Б. А., Озоль-Калнинь Г.А. Определение рН при-электродного слоя стеклянным электродом в процессе электролиза // Электрохимия. 1972. — Т. 8, № 5, С. 673−675.
  46. Р.Г., Селиванова Г. А. Методы определения рН прика-тодного слоя // Итоги науки. Сер. Электрохимия. 1968. — М.: ВИНИТИ, 1970. — Т. 6. — С. 95−115.
  47. П.М. Электрохимическое осаждение сплавов. Библиотечка гальванотехника. Вып. 6. Л.: Машиностроение, 1971. — 144 с.
  48. В.К. Твёрдость и микротвёрдость металлов. М.: Наука, 1976. — 230 с.
  49. К. Электрохимическая кинетика. М.-Л.: Химия, 1967. -856 с.
  50. Галюс 3. Теоретические основы электрохимического анализа. М.: Мир, 1974. — 552 с.
  51. .Б., Петрий O.A. Введение в электрохимическую кинетику. М.: Высшая школа, 1975. — 416 с.
  52. Дж. Электрохимические системы. М.: Мир, 1977. — 463 с.
  53. М.Х., Никоненко В. В. Анализ решения краевой задачи для уравнения Нернста Планка-Пуассона. Случай 1:1 электролита // Электрохимия. 1993. — Т. 29, № 2. — С. 239−245.
  54. Г. Р., Давыдов А. Д., Козак Е. Решение задач массопере-носа в электрохимической технологии // Электрохимия. 1991. -Т. 27, № 9. — С. 1075−1085.
  55. Г. Р., Давыдов А. Д. Численный метод расчёта ионного массопереноса в многокомпонентных растворах электролитов // Электрохимия. 1986. — Т. 22, № 12. — С. 1660−1663.
  56. Ю.И. О предельных токах в процессах параллельного восстановления катионов и нейтрального вещества // Электрохимия. -1979. Т. 15, № 8. — С. 1247−1250.
  57. А.Д., Энгельгардт Г. Р., Крылов B.C. К теории электрохимического выделения металлов на вращающемся дисковом электроде // Электрохимия. 1977. — Т. 13, № 3. — С. 458−461.
  58. Ю.И., Харкац Ю. И. Общее решение электродиффузионной задачи для произвольной системы однозарядных ионов // Электрохимия. 1979. — Т. 15, № 1. — С. 94−99.
  59. B.C., Давыдов А. Д., Малышенко В. И. К теории ионного переноса в растворах с тремя сортами ионов // Электрохимия. 1972. -Т. 8, № 10. — С. 1461−1464.
  60. М. Моделирование электрохимических задач методом численного интегрирования // Электрохимия. 1996. — Т. 32, № 9. -С. 1068−1076.
  61. A.B., Харкац Ю. И. Обобщённая задача о предельных диффузионно-миграционных токах в трёх ионной системе // Электрохимия. 1992. — Т. 28, № 5. — С. 687−694.
  62. В.П. Справочник по алгоритмам и программам на языке БЕЙСИК для персональных ЭВМ. М.: Гл. ред. физ.-мат., 1989. -240 с.
  63. Л.И. Теоретическая электрохимия. М.: Высшая школа, 1975. — 560 с.
  64. Ю.Ю. Справочник по аналитической химии. М.: Химия, 1971.- 456 с.
  65. В.Н., Бобрикова И. Г., Кукоз Ф. И. Высокопроизводительные электролиты-коллоиды цинкования // Прикладная электрохимия. Межвуз. сб. науч. тр. Казань, 1988. — С. 51−54.
  66. В.Н., Бобрикова И. Г., Силин М. Д. Влияние буферных соединений на процесс катодного восстановления цинка из сернокислого электролита // Прикладная электрохимия. Межвуз. сб. науч. тр. Казань, 1992. — С. 101−104.
  67. А.Г., Образцов В. Б., Данилов Ф. И. Массоперенос в цит-ратных электролитах // Электрохимия. 1994. — Т. 30, № 2. -С. 256−259.
  68. B.C., Крылов B.C. Влияние катодного газовыделения на ионный массоперенос // Электрохимия. 1978. — Т. 14, № 2. -С. 315−318.
  69. А.Т., Жамагорцянц М. А. Электроосаждение металлов и ингибирующая адсорбция. М.: Наука, 1959. — 200 с.
  70. Takashi Tamura, Kunisuke Hosokava // G. Metal Finish, soc. Jap. -1977. V. 28, No. 11. — P. 564−569.
  71. Патент 1 583 923 Великобритания, МКИ3 С25 D 3/60. Электроосаждение сплавов олова с никелем / Марлоу Э. Заявл. 15.05.78- Опубл. 4.02.81.
  72. A.c. 808 563 СССР, МКИ С25 D 3/60. Электролит для осаждения покрытий из сплава олово-никель / Гурылев В. В., Егорова Е. И., Симонова JI.H. Заявл. 28.05.79- Опубл. 28.02.81, Бюл. № 8, 1981
  73. Заявка 55−69 289 Япония. Электроосаждение сплава олово-никель на медь. / Фудзита Сэйити, Акамити Набору, Акамити Кэнъити. Заявл. 16.11.78- Опубл. 24.05.80.
  74. В.В., Гринина В. В., Павлов В. Н. Электроосаждение двойных сплавов // Итоги науки и техники. ВИНИТИ. Сер. Электрохимия. -1980. Т. 16. — С. 256−263.
  75. И.Г. Разработка и совершенствование электролита-коллоида цинкования. Автореф. дисс. канд. техн. наук. — Новочеркасск, 1989. — 16 с.
  76. Ф.С. Математические методы планирования экспериментов в металловедении. Раздел I. М.: МИСИС, 1972. — 106 с.
Заполнить форму текущей работой

Заказал и сдал!